Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • Representative Results
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

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.

figure-protocol-310
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

NameCompanyCatalog NumberComments
2D WorkbenchCloudrayLM04CLLD26B
4-AminopyridineSigma-Aldrich275875
Accura Chip3BrainAccura HD-MEACMOS-HD-MEA chip
AgaroseThermo Fisher ScientificBP160-100
Vibration isolation tableKinetic Systems91010124
Beaker for the slice holding chamber, 270 mLVWR10754-772
BioCam3BrainBioCAM DupleXCMOS-HD-MEA platform
Brainwave Software3BrainVersion 4CMOS-HD-MEA software
Calcium ChlorideThermo Fisher ScientificBP510-500
CarbogenAirgasX02OX95C2003102
CarbogenAirgas12005
Carbogen StonesSupelco59277
CompresstomePrecissionaryVF-300-0Z
ComputerDellPrecission3650
Crocodile Clip Grounding CablesJWQIDIB06WGZG17W
DetergentMetrex10-4100-0000
D-GlucoseMacron Fine Chemicals4912-12
Dihydrogen Sodium PhosphateThermo Fisher ScientificBP329-500
DinoCamDino-LiteAM73915MZTL
EthanolThermo Fisher ScientificA407P-4
ForcepsFine Science Tools11980-13
Hot plateThermo Fisher ScientificSP88857200
Ice MachineHoshizakiF801MWH
Inflow and outflow needlesJensen GlobalJG 18-3.0X
Inline Solution HeaterWarner InstrumentsSH-27B
IsofluorineDechra08PB-STE22002-0122
Kim WipesThermo Fisher Scientific06-666
Magnesium ChlorideThermo Fisher ScientificFLM33500
MicropipetsGilsonF144069
Mili-Q Water FilterMili-QZR0Q008WW
PaintbrushDaler RowneyAF85 Round: 0
Paper FilterWhatmanEW-06648-24
ParafilmAmerican National CanPM996
Perfusion SystemMulti Channel SystemPPS2
PipetorThermo Fisher ScientificFB14955202
Platinum Harp3Brain3Brain
Potassium ChlorideThermo Fisher ScientificP330-3
Razor bladePersonnaBP9020
ScaleMetter ToledoAB204
ScissorsSolingen92008
Slice Holding ChamberCustomCustomCustom 3D Printer Design, available upon request
Sodium BicarbonateMacron Fine Chemicals7412-06
Sodium ChlorideThermo Fisher ScientificS271-3
Temperature Control BoxWarner InstrumentsTC344B
Transfer PipettesGenesee Scientific30-200
TubingTygonB-44-3 TPE
Vibratome VZ-300PrecissionaryVF-00-VM-NC
Weigh BoatElectron Microscopy Sciences70040

References

  1. Obien, M. E. J., Frey, U. Large-scale, high-resolution microelectrode arrays for interrogation of neurons and networks. Adv Neurobiol. 22, 83-123 (2019).
  2. Schroter, M., et al. Functi....

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

211ex vivo4 aminopyridine0ictalHD MEA

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved