A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
פעילות דמוית פרכוסית באיכות גבוהה מפרוסות מוח חריפות באמצעות מערכת משלימה של מערך מיקרואלקטרודות בצפיפות גבוהה של מתכת-תחמוצת-מוליכים למחצה
* These authors contributed equally
In This Article
Summary
כאן, אנו מתארים פרוטוקול לשימוש במערכות משלימות של מערך מיקרואלקטרודות בצפיפות גבוהה של תחמוצת מתכת מוליכים למחצה (CMOS-HD-MEAs) כדי לתעד פעילות דמוית התקף מפרוסות מוח ex vivo .
Abstract
מערכות משלימות של מערך מיקרואלקטרודות בצפיפות גבוהה של תחמוצת מתכת מוליכים למחצה (CMOS-HD-MEA) יכולות לתעד פעילות נוירופיזיולוגית מתרביות תאים ומפרוסות מוח ex vivo בפירוט אלקטרופיזיולוגי חסר תקדים. CMOS-HD-MEAs עברו אופטימיזציה ראשונה לתיעוד פעילות יחידה עצבית באיכות גבוהה מתרביות תאים, אך הוכחו גם כמפיקים נתונים איכותיים מפרוסות חריפות ברשתית ובמוח הקטן. חוקרים השתמשו לאחרונה ב-CMOS-HD-MEAs כדי לרשום פוטנציאלי שדה מקומיים (LFPs) מפרוסות מוח חריפות של מכרסמים בקליפת המוח. אחד ממוקדי העניין הוא פעילות דמוית התקף. בעוד משתמשים רבים הפיקו הפרשות אפילפטיפורמיות קצרות וספונטניות באמצעות CMOS-HD-MEAs, משתמשים מעטים מייצרים באופן אמין פעילות דמוית התקף איכותי. גורמים רבים עשויים לתרום לקושי זה, כולל רעש חשמלי, האופי הלא עקבי של הפקת פעילות דמוית התקף בעת שימוש בתאי הקלטה שקועים, והמגבלה ששבבי CMOS-MEA דו-ממדיים מקליטים רק מפני השטח של פרוסת המוח. הטכניקות המפורטות בפרוטוקול זה אמורות לאפשר למשתמשים לגרום ולתעד באופן עקבי פעילות דמוית התקף באיכות גבוהה מפרוסות מוח חריפות באמצעות מערכת CMOS-HD-MEA. בנוסף, פרוטוקול זה מתאר את הטיפול הנכון בשבבי CMOS-HD-MEA, ניהול תמיסות ופרוסות מוח במהלך ניסויים ותחזוקת ציוד.
Introduction
מערכות זמינות מסחרית של מערך מיקרואלקטרודות בצפיפות גבוהה (HD-MEA), הכוללות שבב MEA עם אלפי נקודות הקלטה 1,2 ופלטפורמת MEA להגברה ודיגיטציה של הנתונים, הן כלי מתפתח למחקר אלקטרופיזיולוגי. מערכות HD-MEA אלה משתמשות בטכנולוגיית מוליכים למחצה משלימים של תחמוצת מתכת (CMOS) כדי להקליט נתונים אלקטרופיזיולוגיים עם רגישות גבוהה מתרביות תאים ותכשירים לפרוסות מוח ex vivo. מערכות MEA אלה מעניקות רזולוציה מרחבית וזמנית חסרת תקדים למחקר נוירופיזיולוגי באמצעות צפיפות אלקטרודות גבוהה ויחסי אות לרעש איכותיים3. טכנולוגיה זו שימשה בעיקר לחקר פוטנציאלי פעולה חוץ-....
Protocol
נהלים המערבים עכברים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC) באוניברסיטת בריגהם יאנג. זכרים ונקבות (n = 8) עכברי C57BL/6 שגילם לפחות P21 שימשו בניסויים הבאים.
איור.......
Representative Results
כפי שנהוג כאשר אנו ממחישים פעילות מערוציםרבים 1,4,5,10, אנו מוצאים שזה מועיל ליצור תחילה תרשים רסטר של הנתונים שאנו רוכשים עם CMOS-HD-MEA (איור 4A,C,E). תרשים זה יכול ליצור מבט מ?.......
Discussion
פרוטוקול זה כולל הנחיות ספציפיות הקשורות לניהול פרוסות מוח חריפות המטפלות בבעיות נפוצות העומדות בפני משתמשי CMOS-HD-MEA, כלומר פיתוח רעש מתחת לפרוסת המוח ושמירה על סביבה בריאה עבור פרוסת המוח. התפתחות רעש מתחת לפרוסה מתרחשת כאשר הפרוסה אינה נצמדת כראוי למערך; אם פרוסת המוח א.......
Disclosures
המחברים מצהירים כי אין ניגודי אינטרסים הקשורים למחקר זה.
Acknowledgements
המחברים מודים לחברי מעבדת פאריש בעבר ובהווה על עריכתם בכתב יד זה. ברצוננו גם להודות לאלסנדרו Maccione מ-3Brain על המשוב שלו על עבודה זו. עבודה זו מומנה על ידי פרס AES/EF Junior Investigator Award ועל ידי המכללות למדעי החיים ולמדעים פיזיקליים ומתמטיים של אוניברסיטת בריגהם יאנג.
....Materials
| 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 |
References
- Obien, M. E. J., Frey, U. Large-scale, high-resolution microelectrode arrays for interrogation of neurons and networks. Adv Neurobiol. 22, 83-123 (2019).
- Schroter, M., et al. Functi....
Reprints and Permissions
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
ABOUT JoVE
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved