Tamamlayıcı Metal Oksit Yarı İletken Yüksek Yoğunluklu Mikroelektrot Dizi Sistemi Kullanılarak Akut Beyin Dilimlerinden Yüksek Kaliteli Nöbet Benzeri Aktivite

Özet

Burada, ex vivo beyin dilimlerinden nöbet benzeri aktiviteyi kaydetmek için tamamlayıcı metal oksit yarı iletken yüksek yoğunluklu mikroelektrot dizi sistemlerini (CMOS-HD-MEA'lar) kullanmak için bir protokol özetliyoruz.

Özet

Tamamlayıcı metal oksit yarı iletken yüksek yoğunluklu mikroelektrot dizisi (CMOS-HD-MEA) sistemleri, hücre kültürlerinden ve ex vivo beyin dilimlerinden nörofizyolojik aktiviteyi benzeri görülmemiş elektrofizyolojik ayrıntılarla kaydedebilir. CMOS-HD-MEA'lar ilk olarak hücre kültürlerinden yüksek kaliteli nöronal ünite aktivitesini kaydetmek için optimize edildi, ancak aynı zamanda akut retinal ve serebellar dilimlerden kaliteli veriler ürettiği de gösterildi. Araştırmacılar son zamanlarda akut, kortikal kemirgen beyin dilimlerinden yerel alan potansiyellerini (LFP'ler) kaydetmek için CMOS-HD-MEA'ları kullandılar. İlgilenilen bir LFP, nöbet benzeri aktivitedir. Birçok kullanıcı CMOS-HD-MEA'ları kullanarak kısa, spontan epileptiform deşarjlar üretmiş olsa da, çok az kullanıcı güvenilir bir şekilde kaliteli nöbet benzeri aktivite üretir. Elektriksel gürültü, batık kayıt odaları kullanılırken nöbet benzeri aktivite üretmenin tutarsız doğası ve 2D CMOS-MEA çiplerinin yalnızca beyin diliminin yüzeyinden kayıt yapmasının sınırlandırılması dahil olmak üzere birçok faktör bu zorluğa katkıda bulunabilir. Bu protokolde ayrıntılı olarak açıklanan teknikler, kullanıcıların bir CMOS-HD-MEA sistemi ile akut beyin dilimlerinden yüksek kaliteli nöbet benzeri aktiviteyi tutarlı bir şekilde indüklemesini ve kaydetmesini sağlamalıdır. Ek olarak, bu protokol CMOS-HD-MEA yongalarının uygun şekilde işlenmesini, deney sırasında çözeltilerin ve beyin dilimlerinin yönetimini ve ekipman bakımını ana hatlarıyla belirtir.

Giriş

Binlerce kayıt noktasına ^1,2 sahip bir MEA çipi ve verileri yükseltmek ve sayısallaştırmak için bir MEA platformu içeren ticari olarak temin edilebilen yüksek yoğunluklu mikroelektrot dizisi (HD-MEA) sistemleri, elektrofizyolojik araştırmalar için gelişmekte olan bir araçtır. Bu HD-MEA sistemleri, hücre kültürlerinden ve ex vivo beyin dilimi preparatlarından elde edilen elektrofizyolojik verileri yüksek hassasiyetle kaydetmek için tamamlayıcı metal oksit yarı iletken (CMOS) teknolojisini kullanır. Bu MEA sistemleri, yüksek elektrot yoğunluğu ve kaliteli sinyal-gürültü....

Protokol

Fareleri içeren prosedürler, Brigham Young Üniversitesi'ndeki Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi (IACUC) tarafından onaylandı. Aşağıdaki deneylerde en az P21 yaşına kadar olan erkek ve dişi (n = 8) C57BL / 6 fareleri kullanıldı.

Şekil 1: CMOS-HD-MEA deneyinin şematik şekli. (A) Beyin dilimi, kişinin tercih ettiği kesme yöntemiyle hazırlanır ve MEA'ya uyacak şekilde alt p....

Tartışmalar

Bu protokol, CMOS-HD-MEA kullanıcılarının karşılaştığı yaygın sorunları, yani beyin dilimi altında gürültü gelişimini ve beyin dilimi için sağlıklı bir ortamın sürdürülmesini ele alan akut beyin dilimi yönetimi ile ilgili özel kılavuzları içerir. Dilimin altında gürültü oluşumu, dilim diziye düzgün bir şekilde yapışmadığında meydana gelir; Beyin dilimi yeterince yapışmazsa, dilimin altında hava cepleri oluşabilir ve bu da gürültüye neden .......

Malzemeler

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