Atividade semelhante a convulsões de alta qualidade de fatias cerebrais agudas usando um sistema complementar de matriz de microeletrodos de alta densidade com semicondutor de óxido metálico

Resumo

Aqui, descrevemos um protocolo para o uso de sistemas complementares de matriz de microeletrodos de alta densidade de semicondutores de óxido metálico (CMOS-HD-MEAs) para registrar a atividade semelhante a convulsões de fatias cerebrais ex vivo .

Resumo

Os sistemas complementares de matriz de microeletrodos de alta densidade de óxido metálico-semicondutor (CMOS-HD-MEA) podem registrar a atividade neurofisiológica de culturas de células e fatias cerebrais ex vivo em detalhes eletrofisiológicos sem precedentes. Os CMOS-HD-MEAs foram otimizados pela primeira vez para registrar a atividade da unidade neuronal de alta qualidade a partir de culturas de células, mas também demonstraram produzir dados de qualidade a partir de cortes agudos de retina e cerebelar. Os pesquisadores usaram recentemente CMOS-HD-MEAs para registrar potenciais de campo local (LFPs) de fatias cerebrais agudas de roedores corticais. Um LFP de interesse é a atividade semelhante a convulsões. Embora muitos usuários tenham produzido descargas epileptiformes breves e espontâneas usando CMOS-HD-MEAs, poucos usuários produzem de forma confiável atividade semelhante a convulsões de qualidade. Muitos fatores podem contribuir para essa dificuldade, incluindo ruído elétrico, a natureza inconsistente de produzir atividade semelhante a convulsões ao usar câmaras de gravação submersas e a limitação de que os chips 2D CMOS-MEA registram apenas a partir da superfície da fatia do cérebro. As técnicas detalhadas neste protocolo devem permitir que os usuários induzam e registrem consistentemente atividades semelhantes a convulsões de alta qualidade de fatias cerebrais agudas com um sistema CMOS-HD-MEA. Além disso, este protocolo descreve o tratamento adequado dos chips CMOS-HD-MEA, o gerenciamento de soluções e fatias cerebrais durante a experimentação e a manutenção do equipamento.

Introdução

Os sistemas de matriz de microeletrodos de alta densidade (HD-MEA) disponíveis comercialmente, que incluem um chip MEA com milhares de pontos de gravação ^1,2 e uma plataforma MEA para amplificar e digitalizar os dados, são uma ferramenta emergente para a pesquisa eletrofisiológica. Esses sistemas HD-MEA usam tecnologia de semicondutor de óxido metálico complementar (CMOS) para registrar dados eletrofisiológicos com alta sensibilidade de culturas de células e preparações de fatias cerebrais ex vivo. Esses sistemas MEA oferecem resolução espacial e temporal sem preceden....

Protocolo

Os procedimentos envolvendo camundongos foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais (IACUC) da Universidade Brigham Young. Camundongos C57BL/6 machos e fêmeas (n = 8) com idade mínima de P21 foram utilizados nos experimentos a seguir.

Figura 1: Figura esquemática da experimentação CMOS-HD-MEA. (A) A fatia do cérebro é preparada pelo método de corte prefe....

Discussão

Este protocolo inclui diretrizes específicas relacionadas ao gerenciamento de fatias cerebrais agudas que abordam problemas comuns enfrentados pelos usuários de CMOS-HD-MEA, ou seja, desenvolvimento de ruído sob a fatia cerebral e manutenção de um ambiente saudável para a fatia cerebral. O desenvolvimento de ruído sob a fatia ocorre quando a fatia não está devidamente aderida à matriz; Se a fatia do cérebro não estiver adequadamente aderida, bolsas de ar podem se formar embai.......

Materiais

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