다중 웰 미세전극 어레이에서 Human In Vitro Neural Cultures의 집속 초음파 신경 조절

집속 초음파 신경 조절. 이 떠오르는 흥미로운 분야는 집속 초음파 분야에서 진행 중인 연구의 주제이며, 특정 응용 분야에 대한 최적의 자극 매개변수는 종종 알려져 있지 않습니다. 이 연구는 뉴런에 대한 경험적 in vitro 테스트를 통해 이러한 매개변수를 체계적으로 결정하는 것을 목표로 합니다.

이 방법은 연구자가 유전자 및 약학적으로 변형된 뉴런의 반응을 분석할 수 있도록 하여 소리 신경 조절의 초점의 근간이 되는 신경 메커니즘을 탐구할 수 있습니다. 배양 배지를 흡인하여 24웰 뉴런 배양 플레이트에서 단일 웰을 채우고, 마이크로 전극 어레이 또는 MEA를 내장합니다. 300ml의 탈기 및 탈이온수를 준비한 후 집속 초음파 또는 FUS 변환기 콘에 조심스럽게 채웁니다.

맞춤형 나사산 막대를 사용하여 3D 프린팅 홀더를 프레임에 고정합니다. FUS 변환기의 헤드가 자극될 웰 위에 오도록 프레임을 배치합니다. 고무 밴드를 사용하여 배지 및 인간 유도 만능 줄기 세포 또는 HIPSC가 포함된 24웰 MEA 플레이트의 웰 위에 파라폼을 고정합니다.

변환기 전원 출력 또는 TPO 제어판에서 FUS 매개변수를 설정합니다. 다양한 매개변수의 값이 화면에 언급됩니다. 다음으로, 웰 위의 파라폼 위에 커플링 젤을 바르고 FUS 변환기를 커플링 젤 안으로 내려 최소한의 기포로 겔과 접촉하도록 합니다.

TPO의 오른쪽 하단 버튼을 눌러 FUS 초음파 처리를 시작하고 각 초음파 처리 사이에 최소 5 분을 기다려 뉴런이 기준 상태로 돌아갈 수 있도록합니다. 연결이 적절하면 FUS 시스템에서 생성된 트리거 펄스가 FUS 자극 시퀀스를 MEA 기록과 자동으로 정렬합니다. FUS와 관련된 발사 속도의 변화를 기반으로 전송 데이터로 FUS 초음파 처리 시간을 읽어 신호를 분석합니다.

FUS 초점은 열 색채 시트와 물 수중 청음기 스캐닝을 통해 시각화하여 특성화되었습니다. 필터링, 임계값 설정 및 발화 속도 계산을 포함한 후처리 단계에서는 환경의 노이즈를 필터링하여 FUS로 인한 신경 활동 변화를 드러냈습니다. 래스터 플롯은 각 채널에서 감지된 스파이크를 보여주었습니다.

발화율 플롯은 선택된 자극 매개변수가 뉴런 발화율을 증가시킨다는 것을 보여주었습니다. FUS 전 발화율은 140헤르츠인 반면, 연속파 FUS에서 사후 FUS 발화율은 786헤르츠였다. FUS 초음파 처리 모드를 변경하면 뉴런이 기준선 상태로 돌아 오기까지 걸리는 시간도 변경되었습니다.

변환기를 파라폼 인터페이스에 배치할 때 기포 형성을 신중하게 최소화하는 것이 중요합니다. 또 다른 고려 사항은 변환기에 전달되는 전력입니다. 전력은 효과를 유도할 수 있을 만큼 충분히 높아야 하지만 변환기 또는 셀 손상을 유발하지 않을 만큼 충분히 낮아야 합니다.

이 기술은 파킨슨병 및 기타 신경 장애를 치료하기 위한 최적의 자극 매개변수를 식별하여 돌이킬 수 없는 손상, 긴 회복 및 재활 시간을 포함하여 침습적 수술과 관련된 위험을 제거할 수 있습니다. 임상시험을 포함한 향후 연구에서 안전성을 보장하기 위해 메커니즘을 밝히고 전임상 최적화를 제어하기 위한 추가 노력이 필요합니다.