Высококачественная судорожная активность из острых срезов головного мозга с использованием комплементарной системы микроэлектродных матриц высокой плотности металл-оксид-полупроводник

Резюме

В этой статье мы описываем протокол использования комплементарных систем микроэлектродных матриц высокой плотности (CMOS-HD-MEAs) для регистрации судорожной активности из срезов мозга ex vivo .

Аннотация

Комплементарные системы микроэлектродной матрицы высокой плотности металл-оксид-полупроводник (CMOS-HD-MEA) могут регистрировать нейрофизиологическую активность клеточных культур и срезов мозга ex vivo с беспрецедентной электрофизиологической детализацией. КМОП-HD-MEA сначала были оптимизированы для регистрации высококачественной активности нейронных единиц из клеточных культур, но также было показано, что они производят качественные данные из острых срезов сетчатки и мозжечка. Исследователи недавно использовали CMOS-HD-MEA для регистрации локальных полевых потенциалов (LFP) из острых корковых срезов мозга грызунов. Одним из LFP, представляющим интерес, является судорожная активность. В то время как многие пользователи производят кратковременные, спонтанные эпилептиформные разряды с помощью CMOS-HD-MEA, лишь немногие пользователи надежно демонстрируют качественную судорожную активность. Многие факторы могут способствовать этой трудности, в том числе электрический шум, непостоянный характер создания судорожной активности при использовании погружных записывающих камер и ограничение, заключающееся в том, что 2D CMOS-MEA чипы записывают только с поверхности среза мозга. Методы, описанные в этом протоколе, должны позволить пользователям последовательно индуцировать и регистрировать высококачественную судорожную активность из острых срезов мозга с помощью системы CMOS-HD-MEA. Кроме того, в этом протоколе описывается надлежащее обращение с чипами CMOS-HD-MEA, управление растворами и срезами мозга во время экспериментов, а также техническое обслуживание оборудования.

Введение

Коммерчески доступные системы микроэлектродных матриц высокой плотности (HD-MEA), которые включают в себя чип MEA с тысячами точек записи ^1,2 и платформу MEA для усиления и оцифровки данных, являются новым инструментом для электрофизиологических исследований. В этих системах HD-MEA используется комплементарная технология металл-оксид-полупроводник (CMOS) для записи электрофизиологических данных с высокой чувствительностью от клеточных культур и препаратов среза мозга ex vivo. Эти системы MEA обеспечивают беспрецедентное пространственное и временное разрешение нейрофиз....

протокол

Процедуры с участием мышей были одобрены Институциональным комитетом по уходу за животными и их использованию (IACUC) в Университете имени Бригама Янга. Самцы и самки (n = 8) мышей C57BL/6 в возрасте не менее P21 использовались в следующих экспериментах.

Рисунок 1: Схематический рисунок эксперимента CMOS-HD-MEA. (A) Срез мозга подготавливается предпочитаемым методом резки и подраз....

Результаты

Как это обычно бывает при визуализации активности из многих каналов 1,4,5,10, мы считаем целесообразным сначала построить растровый график данных, полученных с помощью CMOS-HD-MEA (рис. 4A,C,E)........

Обсуждение

Этот протокол включает в себя конкретные рекомендации, связанные с лечением острого среза мозга, которые решают общие проблемы, с которыми сталкиваются пользователи CMOS-HD-MEA, а именно развитие шума под срезом мозга и поддержание здоровой среды для среза мозга. Развитие.......

Материалы

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