Attività simile a una crisi epilettica di alta qualità da fette cerebrali acute utilizzando un sistema di array di microelettrodi ad alta densità a semiconduttore di ossido di metallo complementare

Riepilogo

Qui, descriviamo un protocollo per l'utilizzo di sistemi di array di microelettrodi ad alta densità di semiconduttori a ossido di metallo complementare (CMOS-HD-MEAs) per registrare l'attività simile a un sequestro da fette di cervello ex vivo .

Abstract

I sistemi di array di microelettrodi ad alta densità (CMOS-HD-MEA) complementari a base di metallo-ossido-semiconduttore possono registrare l'attività neurofisiologica da colture cellulari e fette di cervello ex vivo con un dettaglio elettrofisiologico senza precedenti. I CMOS-HD-MEA sono stati inizialmente ottimizzati per registrare l'attività delle unità neuronali di alta qualità da colture cellulari, ma hanno anche dimostrato di produrre dati di qualità da sezioni acute di retina e cerebellari. I ricercatori hanno recentemente utilizzato CMOS-HD-MEA per registrare i potenziali di campo locale (LFP) da fette di cervello di roditori corticali acuti. Un LFP di interesse è l'attività simile alle convulsioni. Mentre molti utenti hanno prodotto scariche epilettiformi brevi e spontanee utilizzando CMOS-HD-MEA, pochi utenti producono in modo affidabile un'attività simile a una crisi epilettica. Molti fattori possono contribuire a questa difficoltà, tra cui il rumore elettrico, la natura incoerente della produzione di attività simile a una crisi epilettica quando si utilizzano camere di registrazione sommerse e la limitazione che i chip CMOS-MEA 2D registrano solo dalla superficie della fetta cerebrale. Le tecniche descritte in questo protocollo dovrebbero consentire agli utenti di indurre e registrare costantemente un'attività simile a una crisi epilettica di alta qualità da fette cerebrali acute con un sistema CMOS-HD-MEA. Inoltre, questo protocollo delinea il corretto trattamento dei chip CMOS-HD-MEA, la gestione delle soluzioni e delle fette di cervello durante la sperimentazione e la manutenzione delle apparecchiature.

Introduzione

I sistemi HD-MEA (High-Density Microelectrode Array) disponibili in commercio, che includono un chip MEA con migliaia di punti di registrazione ^1,2 e una piattaforma MEA per amplificare e digitalizzare i dati, sono uno strumento emergente per la ricerca elettrofisiologica. Questi sistemi HD-MEA utilizzano la tecnologia CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) per registrare dati elettrofisiologici con elevata sensibilità da colture cellulari e preparazioni di fette di cervello ex vivo. Questi sistemi MEA offrono una risoluzione spaziale e temporale senza precede....

Protocollo

Le procedure che coinvolgono i topi sono state approvate dall'Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) della Brigham Young University. Negli esperimenti successivi sono stati utilizzati topi maschi e femmine (n = 8) C57BL/6 di età almeno pari a P21.

Figura 1: Figura schematica della sperimentazione CMOS-HD-MEA. (A) La fetta di cervello viene preparata con il metodo di t....

Discussione

Questo protocollo include linee guida specifiche relative alla gestione acuta della fetta cerebrale che affrontano i problemi comuni affrontati dagli utenti di CMOS-HD-MEA, vale a dire lo sviluppo di rumore sotto la fetta cerebrale e il mantenimento di un ambiente sano per la fetta cerebrale. Lo sviluppo di rumore sotto la fetta si verifica quando la fetta non aderisce correttamente all'array; Se la fetta di cervello non aderisce adeguatamente, possono formarsi sacche d'aria sotto la fet.......

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
2D Workbench	Cloudray	LM04CLLD26B
4-Aminopyridine	Sigma-Aldrich	275875
Accura Chip	3Brain	Accura HD-MEA	CMOS-HD-MEA chip
Agarose	Thermo Fisher Scientific	BP160-100
Vibration isolation table	Kinetic Systems	91010124
Beaker for the slice holding chamber, 270 mL	VWR	10754-772
BioCam	3Brain	BioCAM DupleX	CMOS-HD-MEA platform
Brainwave Software	3Brain	Version 4	CMOS-HD-MEA software
Calcium Chloride	Thermo Fisher Scientific	BP510-500
Carbogen	Airgas	X02OX95C2003102
Carbogen	Airgas	12005
Carbogen Stones	Supelco	59277
Compresstome	Precissionary	VF-300-0Z
Computer	Dell	Precission3650
Crocodile Clip Grounding Cables	JWQIDI	B06WGZG17W
Detergent	Metrex	10-4100-0000
D-Glucose	Macron Fine Chemicals	4912-12
Dihydrogen Sodium Phosphate	Thermo Fisher Scientific	BP329-500
DinoCam	Dino-Lite	AM73915MZTL
Ethanol	Thermo Fisher Scientific	A407P-4
Forceps	Fine Science Tools	11980-13
Hot plate	Thermo Fisher Scientific	SP88857200
Ice Machine	Hoshizaki	F801MWH
Inflow and outflow needles	Jensen Global	JG 18-3.0X
Inline Solution Heater	Warner Instruments	SH-27B
Isofluorine	Dechra	08PB-STE22002-0122
Kim Wipes	Thermo Fisher Scientific	06-666
Magnesium Chloride	Thermo Fisher Scientific	FLM33500
Micropipets	Gilson	F144069
Mili-Q Water Filter	Mili-Q	ZR0Q008WW
Paintbrush	Daler Rowney	AF85 Round: 0
Paper Filter	Whatman	EW-06648-24
Parafilm	American National Can	PM996
Perfusion System	Multi Channel System	PPS2
Pipetor	Thermo Fisher Scientific	FB14955202
Platinum Harp	3Brain	3Brain
Potassium Chloride	Thermo Fisher Scientific	P330-3
Razor blade	Personna	BP9020
Scale	Metter Toledo	AB204
Scissors	Solingen	92008
Slice Holding Chamber	Custom	Custom	Custom 3D Printer Design, available upon request
Sodium Bicarbonate	Macron Fine Chemicals	7412-06
Sodium Chloride	Thermo Fisher Scientific	S271-3
Temperature Control Box	Warner Instruments	TC344B
Transfer Pipettes	Genesee Scientific	30-200
Tubing	Tygon	B-44-3 TPE
Vibratome VZ-300	Precissionary	VF-00-VM-NC
Weigh Boat	Electron Microscopy Sciences	70040