相補型金属酸化物半導体高密度微小電極アレイシステムによる急性脳切片からの高品質発作様活性

要約

ここでは、相補型金属酸化膜半導体高密度微小電極アレイシステム(CMOS-HD-MEA)を使用して、 ex vivo 脳スライスからの発作様活性を記録するためのプロトコルを概説します。

要約

相補型金属酸化膜半導体高密度微小電極アレイ(CMOS-HD-MEA)システムは、細胞培養および ex vivo 脳切片からの神経生理学的活性をこれまでにないほど詳細に記録できます。CMOS-HD-MEAは、細胞培養から高品質のニューロンユニット活性を記録するために最初に最適化されましたが、急性網膜切片および小脳切片からも高品質のデータを生成することが示されています。研究者は最近、CMOS-HD-MEAを使用して、急性の皮質げっ歯類の脳スライスからの局所電界電位(LFP)を記録しています。注目すべきLFPの1つは、発作様活動です。多くのユーザーがCMOS-HD-MEAを使用して短時間の自然てんかん様分泌物を引き起こしていますが、質の高い発作様活動を確実に引き出すユーザーは少ないです。この困難には、電気ノイズ、水中の記録チャンバーを使用したときに発作のような活動を引き起こす一貫性のない性質、2D CMOS-MEAチップが脳スライスの表面からのみ記録するという制限など、多くの要因が寄与している可能性があります。このプロトコルで詳述されている技術により、ユーザーは CMOS-HD-MEA システムを使用して、急性脳切片から高品質の発作様活動を一貫して誘導および記録できるはずです。さらに、このプロトコルでは、CMOS-HD-MEAチップの適切な取り扱い、実験中の溶液と脳スライスの管理、および機器のメンテナンスについて概説しています。

概要

市販の高密度微小電極アレイ(HD-MEA)システムには、数千の記録ポイント^1,2を備えたMEAチップと、データを増幅およびデジタル化するためのMEAプラットフォームが含まれており、電気生理学的研究のための新しいツールです。これらのHD-MEAシステムは、相補型金属酸化膜半導体(CMOS)技術を使用して、細胞培養およびex vivo脳スライス調製物からの電気生理学的データを高感度で記録します。これらのMEAシステムは、高い電極密度と高品質の信号対雑音比3により、神経生理学的研究に前例のない空間的および時間的分解能^{を提供します。}この技術は、主に細胞外活動電位の研究に使用されてきましたが、さまざまなニューロン脳スライス調製物4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15から高品質の局所電位(LFP)を捕捉することもできます

プロトコル

マウスを用いた手技は、ブリガム・ヤング大学の動物管理・使用委員会(IACUC)によって承認された。以下の実験では、少なくともP21に年齢を重ねた雄と雌(n = 8)のC57BL/6マウスを用いた。

図1:CMOS-HD-MEA実験の概略図(A)脳スライスは、好みの切断方法で調製され、MEAに収まるようにサブディスセクションされます。(B)溶液とCMOS-HD-MEAチップを準備します。(C)サブディスセクションされた脳スライスを電極アレイ上に配置し、適切な溶液に浸します。(D)収集されたデータから関連するチャネルが選択されます。その後、データはユーザーの好みのプログラムで分析するために準備されます。

ディスカッション

このプロトコルには、CMOS-HD-MEAユーザーが直面する一般的な問題、すなわち脳スライス下のノイズ発生と脳スライスの健全な環境の維持に対処する、急性脳スライス管理に関連する特定のガイドラインが含まれています。スライスの下のノイズ発生は、スライスがアレイに適切に接着されていない場合に発生します。脳スライスが十分に接着されていないと、スライ?.......

資料

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