Bu çalışma, Ulusal Ruh Sağlığı Enstitüsü, Ulusal Sağlık Enstitüleri İntramural Araştırma Programı Bölümü (DIRP) tarafından finanse edildi.

1. Uzun vadeli Kayıtlar için MEA ile Steril, Mühürlenebilir Cam Odası <ol><li> Güvenli ve sıkı bir kültür odası kapatılması için gerekli olan Teflon-plastik kap (as Cam), dişli Cam silindir alt parçacığı (Şekil 1A, B) (Aceglass) yaklaşık 2 mm kesilir. Su (3x) ve 200 kanıtı etil alkol içinde 5 dakika boyunca kaynar ile durulama Temizlik cam yüzük, kurumasını bekleyin. </li><li> Kısım silikon çözümü MEA yüzey cam yüzük takmak için gereklidir. 15 ml parçaları karıştırın Sylgard 184 Silikon Elastomer Kit A &amp; B iyice -20 ° C&#39;de 1 ml alikotları mağazası, hava kabarcıklarını çıkarmak için 15 dakika bekletin </li><li> MEA Tutkal cam halka (8x8 ızgara w / iç zemin elektrot, sıçan / fare için 30 mikron elektrot çapı 200/100 mikron elektrot arası mesafe) (Şekil 1A, B). 1 ml (23 ° C) silikon küçük iğne şırınga alın. ~ 60 ° C sıcak plaka üzerinde cilasız kesme cam yüzük, merkezi cam yüzük, MEA üzerinde güçlü bir mühür yüzük dışında etrafında ek bir silikon bir tabaka halinde yüzeye silikon uygulayın, 1 - 2 saat tedavi sağlar. </li><li> 3x% 70 alkol ile takip deiyonize su ile durulayın bir laminer akış kaputu MEA odası ve kamara kapaklarını sterilize edin (3 x; son alkol içinde 10 dakika bekletin durulayın) UV ışığı odanın 10 dakika maruz kalma ve kapak iç takip . Otoklav MEA odası (120 ° C; ıslak, 45 dakika) ve kurumaya bırakın. </li><li> Poli-D-lizin Coat MEA ile yüzey kültür odası içinde. Oldukça lipofilik yeni ÇÇA, elektrot ızgara çözüm tekrarlanan damlacık aspirasyon ile kaplamak. Kullanılan ÇÇA için çözümü ile odasının alt kapağı, aşırı sıvı aspire, laminer kaput içinde steril koşullar altında buharlaştırmak için izin verir. MEA kamara mühür depolama ve ileride kullanmak için kapağı takın. </li></ol> 2. Organotipik Kültürler Hazırlanması ve Büyüme İçin Gerekli Malzemeler <ol><li> Steril petri (Falcon, 100 x15 ~ 5 mm seviyesinde) içine dökün,% 0.9 NaCl içinde steril agar eritin, soğumaya bırakın ve depolama için Parafilm ile steril sargı. Katı agar kullanmak için 20 x 10 x 5 mm blokları kesin. </li><li> Paketleme ile saklayın süper yapıştırıcı, örneğin Devcon Super Glue II, sterilite korumak için laminer akış kaputu içinde, önce% 70 EtOH sildi. </li><li> % 50 D-Glukoz (SIGMA ultra, G7528), 40 gr glikoz 40 ml deiyonize kültür su (Sigma) ekleyerek hazırlayın. -20 ° C&#39;de 2 ml alikotları saklayın </li><li> 4 ml% 50 D-glukoz 500 ml Gey Dengeli Tuz çözüm ekleyin ve kullanmadan önce dondurucuda slush (sıvı / buz kristallerinin karışımı) soğuk. </li><li> Yavaşça 10 dakika, girdap ve steril bir Petri kabı içine açık içerik decantate - 5 ml de-iyonize kültür su (kabarcıklarının oluşumunu önlemek, nazik sallamak) sulandırın tavuk plazma, çözüm 5 razı sağlar. Steril filtre (0.22 mikron gözenek filtresi; protein) -20 ° C&#39;de plazma çözüm cryotubes içine kısım 350 ul (NuncTM), mağaza </li><li> (NuncTM) kısım 40 ul cryotubes içine, (0.22 mikron gözenek filtre) buna göre, steril filtre sığır plazma sulandırın trombin, -20 ° C&#39;de saklayın Çalışan bir çözüm için, Gey dengeli tuz solüsyonu w / D-Glikoz 375 ul trombin solüsyonunun 40 ul sulandırmak. </li><li> At serumu, 200 ml Bazal Orta Kartal, 4 ml% 50 glikoz ve 200 mM L-glutamin 2 ml eklenir 100 ml Hank Tamponlanmış Tuzlu Çözüm 100 ml karıştırılarak 400 ml kültür ortamı hazırlayın. 8 hafta, 100 ml&#39;lik PYREX şişeler içinde 4 ° C - 4 saklanabilir </li><li> Mitoz inhibitörü 0.3 mM üridin, 0.3 mM ARA-C sitozin-β-D-arabinofuranoside ve 0.3 mM 5-floro-2&#39;-dezoksiuridin, steril filtre, kısım 200 ul ve -20 ° C&#39;de 6 mağaza karışımı hazırlayın - 12 ay. </li></ol> 3. Korteks ve ventral tegmental alan (VTA) Doku Diseksiyon (süre: &lt;1hr) <ol><li> Prosedür verim korteks ve VTA ~ 12 sıçanlar ve fareler co-kültürler ve steril koşullar altında bir laminer akış kaputu içinde hazırlanan doku kesitlerinde. Doku toplanması için toplam süresi 1 saat daha edilmelidir. </li><li> 1 - 2 postnatal gün (PND), sağlıklı, iyi beslenen yavrular (abdominal &#39;süt nokta&#39; varlığı çöp boyutu ~ 10) alın. Burnu ile hafifçe bir yavru tutun, özgürce asmak için izin ve hızlı bir şekilde, keskin bir makas ile boyun üssünde başını kesmek. </li><li> Beyin çıkarılması için, (iki yan makas keser) cilt kaldırmak ince göz makas (1 sagital orta hat kesme, 1 koronal korteks kes / serebellum kavşağı) ile açık kafatası kesmek. 4 kafatası flep geri çevirin. Bilenmiş bir spatula yardımı ile beyin, kaudal altında, koku ampul aracılığıyla cepheden önceden spatula kesmek. Kafatası beyin yavaşça kaldırın ve hızlı soğutma ve geçici depolama için steril, soğutulmuş, Gey çözümü slayt sağlar. 2 beyinleri için daha fazla 3.2 - 3.3 adımları tekrarlayın (toplam süresi: &lt;20 dk). </li><li> VTA almak içindoku, beyinlerinin küçük bir spatula kullanarak, kuru steril bir Petri kabı üzerine aktarın. Ayrıca yaklaşık 1 cm yanlara doğru hafifçe kaydırarak her bir beyin tarafından aşırı sıvı çıkarın. Beyin sapı, beyincik düzeyinde bir jilet kullanarak koronal, dikey kesim tarafından çıkarın. </li><li> Dilimleme işlemi sırasında beyin mekanik stabilizasyon için disk montaj Tutkal agar bloğu. Superglue ince bir çizgi yerleştirin disk üzerinde agar bloğu önünde birkaç milimetre (agar tutkal dokunmaktan kaçının). </li><li> Küçük bir spatula kullanarak, aşağı, frontal kutup aktarmak ve her beyin monte. Frontal kutuplu montaj disk yapıştırılmış olduğunu ve ventral taraf sırasında kesilmiş dilimleri kesme ve kolay asansör-off uygun mekanik stabilizasyon elde etmek için herhangi bir tutkal kalıntı bırakmadan agar temas ettiğinden emin olun </li><li> Daldırın ve güvenli montaj diski bir vibratome tepsiye beyin montaj (örneğin Leica VT1000) dikkatlice steril, soğuk Gey çözümü ile dolu. Dikkatli bir şekilde temizlenmiş bir tıraş bıçağı ile (% 90 EtOH), en yüksek titreşim frekansı Ortabeyin koronal dilim kesilmiş ve nispeten düşük 400 500 mikron kalınlığında ileri hız. Emme ampul ters bir Pasteur pipeti kullanarak, transfer ve steril, soğuk Gey çözümü ile dolu 35 x 10 mm Petri kapları VTA içeren dilim toplamak (Şekil 1C; koronal plaka 18 - 15 E22 20). </li><li> Korteks bölümleri için adımları tekrarlayın 3,2 - 3,6, ancak korteks ve serebellum arasındaki dikey kesme uygulamak ve frontal kutuplu forebrains kadar montaj. Striatum düzeyinde başlayarak yaklaşık 3 koronal dilim (350 mikron kalınlığında) gelecekteki korteks diseksiyon için toplanır. </li><li> Kırık Jilet yapılan bir mikro-bıçak kullanarak, VTA (Şekil 1C) içeren bir stereomikroskop altında frontal korteks ve orta beyin alanları ~ 2 mm genişliğinde koronal bölümünde teşrih. Soğutulmuş Gey çözümü ile dolu küçük yemekler (örneğin odasının slaytlar) doku bölümleri ayrı ayrı toplayın. </li></ol> 4. Korteks ve VTA Doku Dilimleri Montaj MEA (Saat: &lt;1 saat) <ol><li> Odak elektrot dizisi ile bir stereo mikroskop altında oda sıcaklığında pozisyon MEA. Merkezi temiz, tozsuz, 25 plazma ul damlacık ve steril elektrot dizi matris. Küçük spatulae kullanarak, plazma damlacık içine dikkatlice korteks ve VTA bölümüne kaydırın. </li><li> MEA soğutma plakası üzerinde yerleştirin, görüntülemek ~ 15 s için izin soğuk plazma damlacık içine trombin 25 ul eklemek, sonra tekrar odaklayın. Trombin pipet kullanarak, MEA boyunca küçük dairesel hareketler ile plazma / trombin karışımı dikkatli bir şekilde yayılır. Kırılgan elektrot dizisi doğrudan temas etmeyin. Korteks, dizinin ikinci elektrot satır boyunca dorsal sınır dizi yavaşça yerleştirin. Bu şekilde, gelişmekte olan yüzeysel katmanları sonunda dizinin hatırlatma kapsayacaktır. VTA korteks bölümü (Şekil 1D), ventral sınır komşu yerleştirilir. </li><li> Cap ve gevşek MEA / kültür montaj Plazma / trombin koagülasyon için izin kaputun içinde ~ 5 dakika boyunca oda sıcaklığında oturur yüksek nemi korumak için MEA odasına yakın. 3 kültürler için daha fazla 4.3 - Bu arada, 4.1 adımı tekrarlayın. </li><li> 25 x 5 / 8 iğne ile 1 cc şırınga kullanarak kültür odasına küçük damlacıklar 600 ul kültür ortamı dikkatlice ekleyin. </li><li> Sıkıca MEA odası ve yerde MEA / inkübatör (Şekil 1B) içinde sallanan depolama tepsisi kültür montaj kapatın. Için, 3 prosedürü hızlandırmak - 4 ÇÇA örtüşen dizileri monte edilebilir. Montaj süresi 12 ÇÇA &lt;1hr olmalıdır. </li><li> In vitro (DIV) 2 gün sonra, 10 ul mitoz inhibitörü ekleyin. Yenile kültür ortamı 4 SAYI az% 60 ve bundan sonra her 4 günde. </li></ol> 5. Elektrofizyolojik Kayıt ve Uyarıcı Üretimi <ol><li> MEA, her elektrot için 24 kHz ~ 10 dakika ~ 1 hafta 5,6 kayıt spontan aktivite sonra yerel alan potansiyeli (LFP) ve aksiyon potansiyelleri yangın nöron eğilimi önemli deplasmanlar arasındaki ilişki kurmak için (Donanım : MEA1060 w / kararma devre, x1200 kazanç, 12 bit A / D, aralık 0-4096 mV, Çok Kanallı Sistemleri Yazılım: MC_Rack). Zemin iç toprak elektrot yoluyla sağlanan, ya da dışarıdan bir Ag / AgCl yarım hücre ekleyerek. </li><li> Ekstrasellüler başak aktivite (bant geçiren 300 - 200 Hz - 3.000 Hz) 1 bir bant geçiren filtre ile LFP ayırın. Spike aktivite daha off-line başak dizicili (örneğin Plexon A.Ş.) kullanarak tek ve çoklu ünite aktivitesi ayrılabilir. Hesapla başak her elektrot için ortalamaları tetikledi. Korteks kültürler için, ortalamalarının en çok tercih edilen kültür nöronal spike zaman olarak negatif LFP deplasmanlar (nLFP) belirleyecektir. </li><li> (Şekil 2) -3 standart sapma (SD) LFP izleri gürültü her elektrot için bir eşik hesaplayınNLFPs pik süreleri ve genlikleri belirlemek çapraz eşiği (Şekil 2B, C). Ayrıntılar için: 2,4 görmek için; ve süresini ¨ t ardışık zaman aktif sanat (Şekil 2D aynı olan tüm elektrottan nLFPs birleştirerek dizi Spatiotemporal nLFP kümeleri tespit bir kez bin ¨ t (2 ila 8 ms ) seçti , 5). </li><li> Nöronal çığ belirlemek için, her nLFP küme boyutunu hesaplamak, örneğin sayıda aktif elektrotlar veya nLFP amplitüdleri toplamı, bir boyut histogram oluşturmak ve çift-logaritmik koordinatlarda arsa. Nöronal çığ için, boyut dağılımı, düz bir çizgi ile çift logaritmik koordinatları 2 (Şekil 2E, F) yakınlaştıkları bir güç hukuk izler . Güç yasalar istatistiksel testler için 16 Bkz. </li><li> Genlik G akım kontrollü uyaranlar (Stimulus jeneratör STG 1008, Çok Kanallı Sistemler) uygulanır bir elektrot seçerek doku uyarılmış tepkiler. - 200 uA genlik-S 50 μs genlik + S / 2 ve S ile 10 arasında 100 s: elektrot zararı azaltmak için, sınırlı bir dizi bipolar kare dalga ile tek şokların şarj nötr stimülasyon kullanabilirsiniz. Daha fazla bilgi için kullanım kılavuzu bakın. </li><li> Dinamik aralık 9 stimülasyon sonra 500 ms sonra tüm elektrotlar 4 kHz örnekleme hızında LFP yanıtları kaydedildi kayıt uyaran kaydetmek için. Uyaran eserler azaltmak ve pre-amplifikatör doygunluğunu önlemek için uyarılması sırasında baş sahne yükselticiler keser devresi (Multi-kanal sistemleri) kararma kullanın. </li></ol> 6. Temsilcisi Sonuçlar: Yeni ÇÇA ile yaklaşık 8 - 9 - 10 kültürlerin birçok hafta boyunca ayakta kalacak. Uzun vadeli kayıtların çoğu bize birçok haftalık kurs 5 üzerinden bireysel kültürlerin gelişimini takip etmek sağlayan kültür ortamı, kuvöz içinde yer alır. Deneyler dayanarak, LFP kayıtları güvenilir 100&#39;den fazla kültür günü için kullanılan ÇÇA ile elde edilebilir. Buna karşılık, ekstrasellüler başak aktivitesi daha güvenilir nispeten yeni ÇÇA (&lt;40 kültür gün) ile ölçülür. Tipik bir deneyde, kültür odası mühürlü tutmak bağlı baş evre (Şekil 1B, sol) ile tepsiye depolama tepsisi (Şekil 1B, sağ) bir MEA aktarmak. 5 için korteks, korteks-VTA ortak kültürleri 6, anestezi sıçan 6 ve in vivo 7 uyanık maymun, yüzeysel katmanları nöronal çığ sırasında nöronal ateşleme de ağırlıklı olarak LFP pik negatif sapma yakın oluşur (nLFP .) Bu nedenle, yerel olarak senkronize nöronal grupların uzaysal organizasyon nLFPs dizi 17 uzay ve zaman içinde ortaya çıkması ölçerek tahmin edilebilir . MEA Aktivite temporal kümeler halinde ortaya eğilimindedir, bu faaliyetin bir elektrot diğer sitelerde faaliyet eşlik ediyor. Birkaç saniye arayla meydana gelen 3 kümeleri komplo üzerine, bu tür faaliyet dönemlerinde LFP tipik dalga şekilleri Şekil 2A gösterilmiştir. Her küme için, negatif alan deplasmanlar 1 bir pencere içinde çeşitli elektrotlar görülebilir. S SD birden çok negatif bir eşik çapraz nLFP doruklarına açılan nLFP tepe kere şeklinde faaliyet nokta &#39;sütun&#39; tesadüf nLFPs yakınında çeşitli elektrotlar (Şekil 2B) temsil eden bir raster uygun görüntülenmiştir. Bu faaliyetin Spatiotemporal organizasyonu oldukça karmaşık, daha az ya da çok düşük temporal çözünürlükte homojen görünüyor &#39;sütun&#39;, yüksek temporal çözünürlük ve böylece (Şekil 2C) ayrı kümeler oluşur. Aslında, Spatiotemporal nLFP kümeleri ortaya çıkması son derece kortikal ağlarda organize edilmektedir. Daha spesifik olarak, organizasyon nöronal çığ için ölçek değişmez. Bu, belirli bir zamansal çözünürlük ¨ t küme boyutları ihtimali hesaplanarak gösterilmiştir. Burada, kümeler aynı veya ardışık zaman kutuları (Şekil 2B) meydana nLFPs oluşmaktadır. Böyle bir küme boyutu Küme başına nLFPs veya Küme başına entegre nLFP amplitüdleri toplam sayısı olarak ifade edilir, küme boyutu dağılımları eğimi -1.5 2,4,5,7 gösterilmiştir güç hukuku, ortaya koymaktadır ( Şekil 2E, F). Bu dağıtım boyutları kxs, k sabit bir faktör oranı küme boyutları ölçek değişmeyen sipariş tanımlar unutmayın, s. bağımsız -1.5 k, Bu güç hukuku organizasyon dizi boyutu 2 bağımsız, temporal çözünürlük ¨ t 2 ve önemli nLFP tanımlamak için kullanılan eşik 7 fonksiyonudur. Nöronal grup büyüklüğü 7 ile nLFP genlik ölçekler, nLFPs ölçek değişmeyen örgütü ölçekli değişmeyen, yani fraktal, sipariş o yansıtırf yerel tüm boyutları içeren nöron gruplarının senkronize. <img src="/files/ftp_upload/2949/2949fig1.jpg" alt="Şekil 1"/> Şekil 1 (A) monte MEA dişli cam yüzük ile yan ve üst görünümleri ve buna karşılık gelen kap. (B) inkübatör içinde. Sol: headstage inkübatör koşul altında, tek bir kültür kayıt için izin monte. Sağ: kültür büyümesi için çok sayıda ÇÇA tutarak Tepsi. Yan jantlar: alternatif kültür gelişimi için gerekli olan batık ve atmosfere maruz kalan faz step motor kontrollü sallanan cihaz. (C), korteks VTA co-kültür için kullanılan koronal sıçan dilimleri için şematik çizimi. VTA ventral tegmental alan (VTA gri) içeren Cortex bölümlerde (sol) ve beynin bölümleri (orta, sağ), kırık çizgileri boyunca keserek elde edilir. Ctx: korteks; wm: beyaz cevher; cpu: striatum; VTA: pons: pontin alan. 15 ile ilgili koronal plakaları da 8, 18, ​​ve 20 Bkz. (D), MEA ve kültürünün ilk 9 DIV gelişimi tek bir korteks-VTA ortak kültürler Yerleştirme ve büyüme. Kültür ve dizi ilerici genişleme, düzleşme unutmayın. Yansıtıcı doku parçaları, dejenere olmuş hücre ve doku artıkları göstermektedir. Sağlıklı doku, görünür ışık transillüminasyon altında opak ve grimsi. <img src="/files/ftp_upload/2949/2949fig2.jpg" alt="Şekil 2"/> Şekil 2 kortikal Organotipik kültürler Nöronal çığ. (A) Overplot dizi spontan aktivite üç dönem, birkaç saniye ile ayrılır. Her faaliyet dönemi dizi birçok elektrotlar üzerinde olumsuz LFP deplasmanlar (her renk bir faaliyet dönemine etiketler) oluşur unutmayın. (B) her elektrot nLFPs Negatif tepe kez bir aktivite raster içine monte edilir. &#39;Column&#39; benzeri yapılar yakın senkron aktivite dönemleri göstermiştir. (C), yüksek bir zaman ölçeği senkronize görünür sütun yüksek zamansal ölçeklerde (3 zamansal ölçeklerde gösterilen) birden fazla sütun oluşur unutmayın. (D) nöronal çığ algoritması şematik gösterimi. Gürültü SD-x bir eşik geçen olumsuz LFP deplasmanlar (nLFP), 2 x 2 elektrot dizi zirve zaman ve genlik tanımlanır. NLFPs uzaysal organizasyon genişliği ¨ t gittikçe aktif zaman bidonları içine kümelenmiş. NLFP aktif site sayısı, yani elektrotlar da bir küme boyutu tarafından belirlenen (s = 4) veya nLFP amplitüdleri entegre toplamı (s = 130 μV). Yaşam süresi, ¨ t katları ile ölçülür. (E, F) Güç hukuk küme boyutu dağıtım nöronal çığ gibi kümeleri tanımlar. Dizi (burada 200 mikron) Δd belirli bir interelectrode mesafeler seçim dinamikleri dikkate alınmalıdır hangi belirli bir ¨ t tanıtır unutmayın. Daha spesifik olarak, hangi oran Δd / ¨ t güç hukuk eğimi α nöronal çığ 2,4,5 -1.5 yaklasik hangi ağ ortalama yayılma hızı yakındır. Lütfen Şekil 2&#39;de büyük halini görmek için <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/2949/2949largefig2.jpg">buraya tıklayın</a> .

<ol>
	<li>Spitzer, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+activity+in+early+neuronal+development.">Electrical activity in early neuronal development.</a> Nature. 444, 707-712 (2006).</li><li>Beggs, J. M., Plenz, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+avalanches+in+neocortical+circuits.">Neuronal avalanches in neocortical circuits.</a> J. Neurosci. 23, 11167-11177 (2003).</li><li>Beggs, J. M., Plenz, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+avalanches+are+diverse+and+precise+activity+patterns+that+are+stable+for+many+hours+in+cortical+slice+cultures.">Neuronal avalanches are diverse and precise activity patterns that are stable for many hours in cortical slice cultures.</a> J Neurosci. 24, 5216-5229 (2004).</li><li>Stewart, C. V., Plenz, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inverted-U+profile+of+dopamine-NMDA-mediated+spontaneous+avalanche+recurrence+in+superficial+layers+of+rat+prefrontal+cortex.">Inverted-U profile of dopamine-NMDA-mediated spontaneous avalanche recurrence in superficial layers of rat prefrontal cortex.</a> J. Neurosci. 26, 8148-8159 (2006).</li><li>Stewart, C. V., Plenz, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Homeostasis+of+neuronal+avalanches+during+postnatal+cortex+development+in+vitro.">Homeostasis of neuronal avalanches during postnatal cortex development in vitro.</a> J. Neurosci. Meth. 169, 405-416 (2007).</li><li>Gireesh, E. D., Plenz, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+avalanches+organize+as+nested+theta-+and+beta/gamma-oscillations+during+development+of+cortical+layer+2/3.">Neuronal avalanches organize as nested theta- and beta/gamma-oscillations during development of cortical layer 2/3.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 105, 7576-7581 (2008).</li><li>Petermann, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spontaneous+cortical+activity+in+awake+monkeys+composed+of+neuronal+avalanches.">Spontaneous cortical activity in awake monkeys composed of neuronal avalanches.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106, 15921-15926 (2009).</li><li>Kinouchi, O., Copelli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimal+dynamical+range+of+excitable+networks+at+criticality.">Optimal dynamical range of excitable networks at criticality.</a> Nature Physics. 2, 348-351 (2006).</li><li>Shew, W. L., Yang, H., Petermann, T., Roy, R., Plenz, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+avalanches+imply+maximum+dynamic+range+in+cortical+networks+at+criticality.">Neuronal avalanches imply maximum dynamic range in cortical networks at criticality.</a> J. Neurosci. 29, 15595-15600 (2009).</li><li>Shew, W. L., Yang, H., Yu, S., Roy, R., Plenz, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Information+capacity+is+maximized+in+balanced+cortical+networks+with+neuronal+avalanches.">Information capacity is maximized in balanced cortical networks with neuronal avalanches.</a> J Neurosci. 5, 55-63 (2011).</li><li>Karpiak, V., Plenz, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+maintenance+of+organotypic+cultures+for+multi-electrode+array+recordings.">Preparation and maintenance of organotypic cultures for multi-electrode array recordings.</a> Current Protocols in Neuroscience. 1, 6-6 (2002).</li><li>Hammerle, H., Egert, U., Mohr, A., Nisch, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracellular+recording+in+neuronal+networks+with+substrate+integrated+microelectrode+arrays.">Extracellular recording in neuronal networks with substrate integrated microelectrode arrays.</a> Biosens. Bioelectron. 9, 691-696 (1994).</li><li>Nisch, W., Bock, J., Egert, U., Hammerle, H., Mohr, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+thin+film+microelectrode+array+for+monitoring+extracellular+neuronal+activity+in+vitro.">A thin film microelectrode array for monitoring extracellular neuronal activity in vitro.</a> Biosens. Bioelectron. 9, 737-741 (1994).</li><li>Egert, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+organotypic+long-term+culture+of+the+rat+hippocampus+on+substrate-integrated+multielectrode+arrays.">A novel organotypic long-term culture of the rat hippocampus on substrate-integrated multielectrode arrays.</a> Brain Res. Protoc. 2, 229-242 (1998).</li><li>Altman, J., Bayer, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Atlas of Prenatal Rat Brain Development. , (1995).</li><li>Clauset, A., Shalizi, C. R., Newman, M. E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Power-law+distributions+in+empirical+data.">Power-law distributions in empirical data.</a> arXiv. , (2009).</li><li>Plenz, D., Thiagarajan, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+organizing+principles+of+neuronal+avalanches:+cell+assemblies+in+the+cortex?.">The organizing principles of neuronal avalanches: cell assemblies in the cortex?.</a> Trends Neurosci. 30, 101-110 (2007).</li><li>C&#228;ser, M., Bonhoeffer, T., Bolz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+organization+and+development+of+slice+cultures+from+rat+visual+cortex.">Cellular organization and development of slice cultures from rat visual cortex.</a> Exp. Brain Res. 477, 234-244 (1989).</li><li>C&#228;ser, M., Sch&#252;z, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maturation+of+neurons+in+neocortical+slice+cultures.+A+light+and+electron+microscopic+study+on+in+situ+and+in+vitro+material.">Maturation of neurons in neocortical slice cultures. A light and electron microscopic study on in situ and in vitro material.</a> J. Hirnforsch. 33, 429-443 (1992).</li><li>G&#246;tz, M., Bolz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+vasoactive+intestinal+polypeptide+(VIP)-containing+neurons+in+organotypic+slice+cultures+from+rat+visual+cortex.">Development of vasoactive intestinal polypeptide (VIP)-containing neurons in organotypic slice cultures from rat visual cortex.</a> Neurosci. Lett. 107, 6-11 (1989).</li><li>G&#246;tz, M., Bolz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+and+Preservation+of+cortical+layers+in+slice+cultures.">Formation and Preservation of cortical layers in slice cultures.</a> J. Neurobiol. 23, 783-802 (1992).</li><li>Bolz, J., Novak, N., G&#246;tz, M., Bonhoeffer, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+target-specific+neuronal+projections+in+organotypic+slice+cultures+from+rat+visual+cortex.">Formation of target-specific neuronal projections in organotypic slice cultures from rat visual cortex.</a> Nature. 346, 359-362 (1990).</li><li>Bolz, J., Novak, N., Staiger, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+specific+afferent+connections+in+organotypic+slice+cultures+from+rat+visual+cortex+cocultured+with+lateral+geniculate+nucleus.">Formation of specific afferent connections in organotypic slice cultures from rat visual cortex cocultured with lateral geniculate nucleus.</a> J. Neurosci. 12, 3054-3070 (1992).</li><li>Novak, N., Bolz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+specific+efferent+connections+in+organotypic+slice+cultures+from+rat+visual+cortex+cocultured+with+lateral+geniculate+nucleus+and+superior+colliculus.">Formation of specific efferent connections in organotypic slice cultures from rat visual cortex cocultured with lateral geniculate nucleus and superior colliculus.</a> Eur. J. Neurosci. 5, 15-24 (1993).</li><li>Plenz, D., Aertsen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+dynamics+in+cortex-striatum+co-cultures.+I.+Anatomy+and+electrophysiology+of+neuronal+cell+types.">Neural dynamics in cortex-striatum co-cultures. I. Anatomy and electrophysiology of neuronal cell types.</a> Neurosci. 70, 861-891 (1996).</li><li>Plenz, D., Aertsen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+dynamics+in+cortex-striatum+co-cultures.+II.+Spatio-temporal+characteristics+of+neuronal+activity.">Neuronal dynamics in cortex-striatum co-cultures. II. Spatio-temporal characteristics of neuronal activity.</a> Neurosci. 70, 893-924 (1996).</li><li>Plenz, D., Kitai, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organotypic+cortex-striatum-mesencephalon+cultures:+the+nigro-striatal+pathway.">Organotypic cortex-striatum-mesencephalon cultures: the nigro-striatal pathway.</a> Neurosci. Lett. 209, 177-180 (1996).</li><li>Plenz, D., Kitai, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Up'+and+'down'+states+in+striatal+medium+spiny+neurons+simultaneously+recorded+with+spontaneous+activity+in+fast-spiking+interneurons+studied+in+cortex-striatum-substantia+nigra+organotypic+cultures.">Up' and 'down' states in striatal medium spiny neurons simultaneously recorded with spontaneous activity in fast-spiking interneurons studied in cortex-striatum-substantia nigra organotypic cultures.</a> J. Neurosci. 18, 266-283 (1998).</li><li>Plenz, D., Herrera-Marschitz, M., Kitai, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphological+organization+of+the+globus+pallidus-subthalamic+nucleus+system+studied+in+organotypic+cultures.">Morphological organization of the globus pallidus-subthalamic nucleus system studied in organotypic cultures.</a> J. Comp. Neurol. 397, 437-457 (1998).</li><li>Plenz, D., Kitai, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+basal+ganglia+pacemaker+formed+by+the+subthalamic+nucleus+and+external+globus+pallidus+[see+comments].">A basal ganglia pacemaker formed by the subthalamic nucleus and external globus pallidus [see comments].</a> Nature. 400, 677-682 (1999).</li><li>Plenz, D., Kitai, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+high-frequency+oscillations+in+local+circuits+of+rat+somatosensory+cortex+cultures.">Generation of high-frequency oscillations in local circuits of rat somatosensory cortex cultures.</a> J Neurophysiol. 76, 4180-4184 (1996).</li><li>Klostermann, O., Wahle, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterns+of+spontaneous+activity+and+morphology+of+interneuron+types+in+organotypic+cortex+and+thalamus-cortex+cultures.">Patterns of spontaneous activity and morphology of interneuron types in organotypic cortex and thalamus-cortex cultures.</a> Neurosci. 92, 1243-1259 (1999).</li><li>Cowan, R. L., Wilson, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spontaneous+firing+patterns+and+axonal+projections+of+single+cortico-striatal+neurons+in+the+rat+medial+agranular+cortex.">Spontaneous firing patterns and axonal projections of single cortico-striatal neurons in the rat medial agranular cortex.</a> J. Neurophysiol. 71, 17-32 (1994).</li><li>Porter, L. L., Rizzo, E., Hornung, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dopamine+affects+parvalbumin+expression+during+cortical+development+in+vitro.">Dopamine affects parvalbumin expression during cortical development in vitro.</a> J Neurosci. 19, 8990-9003 (1999).</li></ol>

Çıkar çatışması ilan etti.

1. Teknik konular: <ol><li> Steril ÇÇA hazırlanması ve kültür hazırlama tekniği. Steril koşullar altında bir laminer akış kaputu içinde yapılmaktadır. Nöronal aktivitenin etkileyen Antibiyotikler, hazırlanması ve kültür işlemi sırasında herhangi bir zamanda kullanılmaz. </li><li> Plazma / trombin koagülasyon ve doku bağlılık MEA MEA Doku sağkalım üzerine plazma / trombin koagülasyon ve doku atmosfere maruz kalma süresi için gerekli zaman arasında dikkatli bir denge gerektirir. Atmosfere uzun süreli maruz kalma, doku dejenerasyonu tetikler kısa bir pıhtılaşma süresi, MEA kesitler erken dekolmanı riski vardır. Trombin çözüm gücü pıhtılaşma sürecinin hızını belirler, çünkü, sağlıklı kültürler MEA yüzeyine başarıyla takmak için çok önemli bir parametredir. Şu anda 1000 adet (1 NIH birim = 0.324 ± 0.073 mg 1KU) kullanarak en iyi sonuçları almak. Önemlisi, eksik kültür sırasında plazma rüptürlerinin teşvik mekansal heterojen koagülasyon Plazma / trombin solüsyonu sonuçları karıştırma. Bu plazma &#39;delik&#39; kültür sağlığı ciddi etkiler ve Mikroelektronlar kültürünü ayırmak, böylece elektrofizyolojik kayıt kalitesinden ödün. MEA / doku montaj sırasında soğutma plakaları ile Çalışma koagülasyon yavaşlatır ve homojen bir karışım için plazma / trombin çözüm ve doku kesitlerinde doğru konumlandırma sağlar. Benzer şekilde, tek damlacıkları orta, batığın koagülasyon sadece 5 dakika sonra kültür için kültür odası ekleyerek yüzey gerilimi nedeniyle doku müfrezelerin riskini büyük ölçüde azaltır. Başarılı bir kültür MEA düzleştirmek ve biraz eksik doku MEA kişiyi ya da doku dejenerasyonu (örneğin Şekil 1D) herhangi önemli belirtileri olmaksızın, hafta boyunca sağlıklı bir büyüme gösteren genişletmek olacaktır. </li><li> Doku diseksiyonu. Micro bıçak diseksiyonu süreci büyük ölçüde iyileştirilmiştir. Geniş ~ 2 mm &#39;bıçaklar&#39; pense kullanarak bölmek ve bir neşter sahibi ile onları tutun, çift kenar Jilet (100.050-00 - kırılabilir bisturi ağızları Güzel Bilim Araçları) kullanın. Bıçağın düz, dikey bir firma hareket kullanarak koronal dilim disseke doku örnekleri böylece büyük ölçüde geliştirerek genel kültür sağlık doku çekerek nedeniyle mekanik stresi azaltarak. </li><li> Doku soğutma. Hazırlanması sırasında dilimleri ve doku bölümleri uygun soğutma kültür başarısı için şarttır. Biz bir metal disk altına iliştirilmiş peltier elementleri inşa ısmarlama soğuk tabak kullanın. Peltier elemanı tarafından üretilen ısı, soğuk su perfüzyon ile kaldırılır. Bu hazırlık süresi büyük ölçüde azaltır ve hazırlık her aşamasında soğutma standartlaştıran (Dold Laboratuvar ve Mühendislik 131 Plantation Dr Seguin, TX 78.155; (830) 560-1471)). </li><li> İnkübatör durumu hassas iç sallanan koşulları ile ısmarlama bir inkübatör ÇÇA dilim yetiştirilmesi başarımız için çok önemli olmuştur . (Şu anda piyasada bulunan) Multichannelsystems tarafından in-house tasarım orijinal dayanarak, iç sallanan cihaz iki büyük yan tekerleklere bağlı tepsiler oluşur. Step motorlar ve bilgisayarlı kontroller (, açı sallanan hız sallanan ve aralıklı duraklar) kesin bir sallanan yörünge için izin verir. Sonuçta, dilim kültürleri yavaş değişmesinde atmosfer ve kültür ortamına maruz kalması gerekir. Geleneksel yaklaşım, orada uzun ekseni boyunca yavaş yavaş döndürmek dar tüpler içine dilim kültürler yerleştirmektir. Burada, yavaş rotasyon nedeniyle mekanik stres dönme kendisi üretemez, ve dönme hızı, yaklaşık 5 optimum &#39;besleme / nefes döngüsü elde etmek için yeterince yüksek - 10 dakika süresi. MEA odası, toplam hacmi ~ 2 cc, ve doku kendisi tarafından orta klima için gerekli küçük bir kültür orta hacimli daha kompakt iç, önemli bir sorun teşkil etmektedir. ± ~ 70 ° açı (çevrim süresi: ~ 200 s) arasında MEA sallanan, sıvı faz ve atmosfer arasındaki kültür geçişleri gibi sallanan hızı yavaşlatmadan, ve ekstrem açılar atmosfere uzun pozlama için sallanan durdurulması kültür yaşam için gereklidir. </li></ol> 2. Nöronal çığ çalışma korteks kültürler Gelişimsel yaş Akut sıçan korteks dilim yaygın PND 0 - 1 ve MEA birçok hafta kültür. Erken çalışmalar tek korteks dilim kültürleri, in vitro birkaç hafta sonra, in vivo hücre sınıfları 18,18-21 kolayca mukayese edilebilir, tanımlanabilir hücre tipleri ile katmanlı yapısını korumak olduğunu açıkça ortaya koymuştur. Bu in vitro sistemde katmanlı organizasyon uygun talamik çalışma için kullanılır olmuştur22-24 geliştirme sırasında korteksin innervasyon yanı sıra, striatum 25,26 olarak subkortikal yapıları sürüş için. Aslında, beyin bölgeleri içinde ve arasında nöronal bağlantıları oluşumunda özgüllüğü örneğin korteks-bazal ganglia devresi 27-30, kompleksin yapımı için çok detaylı bir projeksiyon sistemleri yeniden ele in vitro sistemlerde sağlar. - 4 in vitro, tek korteks dilim 31 ve korteks dilim, striatum 26 veya talamus spontan 32 gösteri ile birlikte kültürlü, yukarı ve aşağı genellikle üretan anestezisi sıçan 33 in vivo olarak bulundu devletlerin 6 hafta sonra -Devletlerin bu kadar ince zamansal organizasyon damgasını taşıyan iç içe θ ve γ-salınımlar piramidal nöronlar ve hızlı spike GABAerjik internöronlar 31 elektrofizyolojik olgun bir ağ göstergesidir. Daha da önemlisi, dopamin D2 reseptör stimülasyonu yokluğunda, parvalbumin pozitif kortikal internöronlar olgunlaşması korteks dilim kültürler 34 yaklaşık 2 hafta gecikti. Bu bulgular doğrultusunda, gelişim süresi içerisinde yuvalanmış θ, β ve γ-salınımlar in vivo korteks dilim için projelendirme dopaminerjik nöron içeren ventral tegmental alan (VTA) ile birlikte kültüre zaman buna uygun korteks 6. Bu çalışmaların en önemlisi olgun hızlı GABAerjik inhibisyonuna bağlıdır ve korteks 2,4 yüzeysel katmanları bulunan nöronal çığ, eğitim, büyük bir özenle kortikal doku olgunlaşmasını sağlamak için alınması gerektiğini göstermektedir. Nöronal çığ 2 saat boyunca tek korteks kültürlerde ortaya çıkan, in vivo gelişimine uygun bir gelişim süresi içerisinde gerektiren 5 hafta 4, korteks ortak kültür korteks dilim dilim uygun bir dopamin reseptör stimülasyonu, örneğin gerekir VTA 6 ile.

<table border="1"><tbody><tr><th> Reaktifin Adı </th><th> Şirket </th><th> Katalog numarası </th><th> Yorumlar (isteğe bağlı) </th></tr><tr><td> Entegre düzlemsel multielectrode dizi </td><td> Çok Kanallı Sistemler ( <a href="http://www.multichannelsystems.com">www.multichannelsystems.com</a> ) ALA Bilimsel Araçlar (Www.alascience.com) </td><td> <a href="http://www.multichannelsystems.com/products-mea/product-details/products/158/20030ir-ito-wo.html">200/30iR-ITO-w/o</a> </td><td> Titanyum Nitrat (TiN) elektrotlar (30 mm çapında), düşük empedans (~ 1 kHz 1.5 kohm) ve mükemmel bir geniş bant kayıtları (w / o ring olmadan) ile sonuçlanan büyük bir yüzeye sahip </td></tr><tr><td> Odası cam </td><td> www.aceglass.com </td><td> 7620-32 </td><td> Dişli cam silindir </td></tr><tr><td> Odası kap </td><td> www.aceglass.com </td><td> 7622-114 </td><td> Teflon insert Plastik kap </td></tr><tr><td> Sylgard 184 </td><td> www.wpiinc.com </td><td> SYLG184 </td><td> İki parça silikon elastomer </td></tr><tr><td> Poly-D-lizin </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> P6407-5mg </td><td> γ-ışınlanmış, liyofilize toz, hücre test kültür. Kullanmadan önce 5 ml deiyonize su ile sulandırılır. </td></tr><tr><td> Gey Dengeli Tuzlu su </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> G9779-500ml </td><td> filtrelenmiş steril ve kültür test </td></tr><tr><td> tavuk plazma </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> P3266-5ml </td><td> Kullanmadan önce 5 ml deiyonize su ile liyofilize, sulandırmak. </td></tr><tr><td> trombin </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> T6634-1KU </td><td> sığır, plazma, liyofilize toz şeklinde. </td></tr><tr><td> at serumu </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> H1138-100 ml </td><td> donör sürü test, ısı inaktive, hücre kültürü </td></tr><tr><td> Bazal Orta Kartal </td><td> Invitrogen </td><td> 21010-046 </td><td> 1x, 500 ml - (+) Earle Kullanıcı Tuzlar, (-) L-glutamin) </td></tr><tr><td> Hank Tamponlanmış Tuzlu Çözüm </td><td> Invitrogen </td><td> 24020-117 </td><td> 500 ml (+ -) Magnezyum (+), kalsiyum, w / fenol kırmızısı) </td></tr><tr><td> Odası slaytlar </td><td> Steril Lab-Tek Odası Slayt w / kapağı (Nunc) </td><td> 177429 </td><td></td></tr><tr><td> Üridin </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> U3003 </td><td></td></tr><tr><td> ARA-C sitozin-β-D-arabinofuranoside </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> C6645 </td><td></td></tr><tr><td> 5-floro-2&#39;-dezoksiuridin </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> F0503 </td><td></td></tr></tbody></table>

multi-electrode array recordings of neuronal avalanches in organotypic cultures

Korteks, herhangi bir giriş veya motor çıkış yokluğunda bile, kendiliğinden aktif. Gelişimi sırasında, bu faaliyet göç ve farklılaşma korteks hücre tipleri ve nöron bağlantıları 1 oluşumu için önemlidir. Olgun hayvan, sürekli aktivite uyarımlar sorunsuz bir şekilde gelecekteki eylemler hesaplamak için içine entegre edilmiş bir hayvan geçmiş ve mevcut durumunu yansıtır. Bu nedenle, devam eden yani spontan aktivite organizasyonu açık bir anlayış korteks fonksiyonu anlamak için bir ön koşuldur. Çok sayıda kayıt teknikleri, korteks devam eden etkinlik, bireysel faaliyetleri geçici olarak ekstrasellüler Mikroelektronlar yerel alan potansiyeli (LFP) tespit edilebilir büyük olaylar toplamı, elektroensefalografi (EEG) magnetoencephalogram, (MEG birçok nöron oluşan olduğunu ortaya ) ve fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) BOLD sinyal. Mezoskopik ölçekte yüksek zamansal ve mekansal çözünürlükte (nöron binlerce) ile nöronal nüfus aktivite eğitim LFP şu anda tercih edilen bir yöntemdir. Ekstraselüler mikroelektrot, mekansal neighbored nöronlar mikrovolt yüzlerce LFP hızlı deplasmanlar sonucu faaliyetleri yerel olarak eşitlendi. Mikroelektronlar bir dizi kullanırken, bu tür sapmaların kuruluşların uygun uzay ve zaman içinde takip edilebilir. Nöronal çığ ölçek değişmeyen 2,3 beyin devam eden nöronal aktivitenin uzaysal organizasyon açıklar . Anestezi sıçan 6 in vivo, in vitro 4,5 kurulan korteksin yüzeyel katmanlara özeldir ve uyanık maymun 7. Önemlisi, hem teorik ve ampirik çalışmalar 2,8-10 nöronal çığ, bilgi transferi ve bilgi işlem optimize korteks zarif dengeli bir kritik devletin dinamikleri işaret öneririz . Tam kontrollü koşullar altında kararlı çığ aktivite kayıtları için izin nöronal çığ geliştirme, bakım ve düzenleme mekanizmalarını incelemek üzere, in vitro hazırlıklarında son derece yararlıdır . Geçerli protokol, düzlemsel, entegre mikroelektrot dizileri (MEA) da 11-14 yetişen Organotipik korteks kültürlerin, yani dilim kültürleri, yüzeysel katmanı gelişme yararlanarak in vitro nöron çığ nasıl çalışma açıklar .

Watch this Scientific Journal Video about Multi-electrode Array Recordings of Neuronal Avalanches in Organotypic Cultures at JoVE.com

Multi-electrode Array Recordings of Neuronal Avalanches in Organotypic Cultures

Korteks kritik devlet dinamikleri göstergesi nöronal çığ, yani uzay-zamansal ölçek değişmeyen aktivite patlamaları, çalışma için sağlam bir yol. Çığ faaliyet uzun vadeli ölçümler için tam kontrollü koşullar altında düzlemsel bütünleşik çoklu-elektrod (MEA) ile sağlar kültürlü korteks yüzeysel katmanları geliştirme kendiliğinden ortaya çıkar.

Organotipik Kültürleri nöronal Çığ Çok elektrot Dizi Kayıtlar

The cortex is spontaneously active, even in the absence of any particular input or motor output.  During development, this activity is important for the ...

multi-electrode-array-recordings-neuronal-avalanches-organotypic

Research

JoVE Journal

Neuroscience

26.3K Görüntüleme.  National Institute of Mental Health. Korteks kritik devlet dinamikleri göstergesi nöronal çığ, yani uzay-zamansal ölçek değişmeyen aktivite patlamaları, çalışma için sağlam bir yol. Çığ faaliyet uzun vadeli ölçümler için tam kontrollü koşullar altında düzlemsel bütünleşik çoklu-elektrod (MEA) ile sağlar kültürlü korteks yüzeysel katmanları geliştirme kendiliğinden ortaya çıkar.

Video: Multi-electrode Array Recordings of Neuronal Avalanches in Organotypic Cultures

Multielectrode Array Recordings of the Vomeronasal Epithelium

Understanding neural circuits requires methods to record from many neurons simultaneously. For in vitro studies, one currently available technology is planar multielectrode array (MEA) recording. Here we document the use of MEAs to study the mouse vomeronasal organ (VNO), which plays an essential role in the detection of pheromones and social cues via a diverse population of sensory neurons expressing hundreds of types of receptors. Combining MEA recording with a robotic liquid handler to deliver chemical stimuli, the sensory responses of a large and diverse population of neurons can be recorded. The preparation allows us to remove the intact neuroepithelium of the VNO from the mouse and stimulate with a battery of chemicals or potential ligands while monitoring the electrical activity of the neurons for several hours. Therefore, this technique serves as a useful method for assessing ligand activity as well as exploring the properties of receptor neurons. We present the techniques needed to prepare the vomeronasal epithelium, MEA recording, and chemical stimulation.

Multielectrode array (MEA) recordings provide a method for studying the electrical activity of large populations of neurons. Here, we present the details of a MEA preparation to record from the mouse vomeronasal epithelium while simultaneously stimulating the tissue.

Vomeronasal Epitel Multielectrode Dizi Kayıtlar

Understanding neural circuits requires methods to record from many neurons simultaneously. For in vitro studies, one currently available technology is ...

Nörobilim

Organotypic Hippocampal Slice Cultures

The hippocampus, a component of the limbic system, plays important roles in long-term memory and spatial navigation 1. Hippocampal neurons can modify the strength of their connections after brief periods of strong activation. This phenomenon, known as long-term potentiation (LTP) can last for hours or days and has become the best candidate mechanism for learning and memory 2. In addition, the well defined anatomy and connectivity of the hippocampus 3 has made it a classical model system to study synaptic transmission and synaptic plasticity4.
As our understanding of the physiology of hippocampal synapses grew and molecular players became identified, a need to manipulate synaptic proteins became imperative. Organotypic hippocampal cultures offer the possibility for easy gene manipulation and precise pharmacological intervention but maintain synaptic organization that is critical to understanding synapse function in a more naturalistic context than routine culture dissociated neurons methods.
Here we present a method to prepare and culture hippocampal slices that can be easily adapted to other brain regions. This method allows easy access to the slices for genetic manipulation using different approaches like viral infection 5,6 or biolistics 7. In addition, slices can be easily recovered for biochemical assays 8, or transferred to microscopes for imaging 9 or electrophysiological experiments 10.

We describe a method to prepare organotypic hippocampal slices that can be easily adapted to other brain regions. Brain slices are laid on porous membranes and culture media is allowed to form an interface. This method preserves the gross architecture of the hippocampus for up to 2 weeks in culture.

Organotipik Hipokampal Dilim Kültürler

The hippocampus, a component of the limbic system, plays important roles in long-term memory and spatial navigation 1. Hippocampal neurons can modify the ...

Organotypic Slice Cultures of Embryonic Ventral Midbrain: A System to Study Dopaminergic Neuronal Development in vitro

The mouse is an excellent model organism to study mammalian brain development due to the abundance of molecular and genetic data. However, the developing mouse brain is not suitable for easy manipulation and imaging in vivo since the mouse embryo is inaccessible and opaque. Organotypic slice cultures of embryonic brains are therefore widely used to study murine brain development in vitro. Ex-vivo manipulation or the use of transgenic mice allows the modification of gene expression so that subpopulations of neuronal or glial cells can be labeled with fluorescent proteins. The behavior of labeled cells can then be observed using time-lapse imaging. Time-lapse imaging has been particularly successful for studying cell behaviors that underlie the development of the cerebral cortex at late embryonic stages 1-2. Embryonic organotypic slice culture systems in brain regions outside of the forebrain are less well established. Therefore, the wealth of time-lapse imaging data describing neuronal cell migration is restricted to the forebrain 3,4. It is still not known, whether the principles discovered for the dorsal brain hold true for ventral brain areas. In the ventral brain, neurons are organized in neuronal clusters rather than layers and they often have to undergo complicated migratory trajectories to reach their final position. The ventral midbrain is not only a good model system for ventral brain development, but also contains neuronal populations such as dopaminergic neurons that are relevant in disease processes. While the function and degeneration of dopaminergic neurons has been investigated in great detail in the adult and ageing brain, little is known about the behavior of these neurons during their differentiation and migration phase 5. We describe here the generation of slice cultures from the embryonic day (E) 12.5 mouse ventral midbrain. These slice cultures are potentially suitable for monitoring dopaminergic neuron development over several days in vitro. We highlight the critical steps in generating brain slices at these early stages of embryonic development and discuss the conditions necessary for maintaining normal development of dopaminergic neurons in vitro. We also present results from time lapse imaging experiments. In these experiments, ventral midbrain precursors (including dopaminergic precursors) and their descendants were labeled in a mosaic manner using a Cre/loxP based inducible fate mapping system 6.

Organotypic Slice Cultures of Embryonic Ventral Midbrain: A System to Study Dopaminergic Neuronal Development in vitro

A method to generate organotypic slices from the E12.5 murine embryonic midbrain is described. The organotypic slice cultures can be used to observe the behavior of dopaminergic neurons or other ventral midbrain neurons.

Embriyonik ventral orta beyin Organotipik Dilim Kültürler: dopaminerjik Nöronal Gelişim Eğitim Bir Sistem In vitro</em

The  mouse is an excellent model organism to study mammalian brain development due  to the abundance of molecular and genetic data. However, the ...

The Analysis of Purkinje Cell Dendritic Morphology in Organotypic Slice Cultures

Purkinje cells are an attractive model system for studying dendritic development, because they have an impressive dendritic tree which is strictly oriented in the sagittal plane and develops mostly in the postnatal period in small rodents 3. Furthermore, several antibodies are available which selectively and intensively label Purkinje cells including all processes, with anti-Calbindin D28K being the most widely used. For viewing of dendrites in living cells, mice expressing EGFP selectively in Purkinje cells 11 are available through Jackson labs. Organotypic cerebellar slice cultures cells allow easy experimental manipulation of Purkinje cell dendritic development because most of the dendritic expansion of the Purkinje cell dendritic tree is actually taking place during the culture period 4. We present here a short, reliable and easy protocol for viewing and analyzing the dendritic morphology of Purkinje cells grown in organotypic cerebellar slice cultures. For many purposes, a quantitative evaluation of the Purkinje cell dendritic tree is desirable. We focus here on two parameters, dendritic tree size and branch point numbers, which can be rapidly and easily determined from anti-calbindin stained cerebellar slice cultures. These two parameters yield a reliable and sensitive measure of changes of the Purkinje cell dendritic tree. Using the example of treatments with the protein kinase C (PKC) activator PMA and the metabotropic glutamate receptor 1 (mGluR1) we demonstrate how differences in the dendritic development are visualized and quantitatively assessed. The combination of the presence of an extensive dendritic tree, selective and intense immunostaining methods, organotypic slice cultures which cover the period of dendritic growth and a mouse model with Purkinje cell specific EGFP expression make Purkinje cells a powerful model system for revealing the mechanisms of dendritic development.

We present a protocol that permits to view and to quantitatively asses the morphology of the dendritic tree of individual Purkinje cells grown in organotypic cerebellar slice cultures. This protocol is intended to promote studies on the mechanisms of Purkinje cell dendritic development.

Organotipik Dilim Kültürleri Purkinje Hücre Dendritik Morfoloji Analizi

Purkinje cells are an attractive model system for studying dendritic development, because they have an impressive dendritic tree which is strictly ...

Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs through activation of their ion channels and neurotransmitter receptors, and process information in part through activity-dependent release of gliotransmitters. Furthermore, astrocytes constitute the main uptake system for glutamate, contribute to potassium spatial buffering, as well as to GABA clearance. These cells therefore constantly monitor synaptic activity, and are thereby sensitive indicators for alterations in synaptically-released glutamate, GABA and extracellular potassium levels. Additionally, alterations in astroglial uptake activity or buffering capacity can have severe effects on neuronal functions, and might be overlooked when characterizing physiopathological situations or knockout mice. Dual recording of neuronal and astroglial activities is therefore an important method to study alterations in synaptic strength associated to concomitant changes in astroglial uptake and buffering capacities. Here we describe how to prepare hippocampal slices, how to identify stratum radiatum astrocytes, and how to record simultaneously neuronal and astroglial electrophysiological responses. Furthermore, we describe how to isolate pharmacologically the synaptically-evoked astroglial currents.

The preparation of acute brain slices from isolated hippocampi, as well as the simultaneous electrophysiological recordings of astrocytes and neurons in stratum radiatum during stimulation of schaffer collaterals is described. The pharmacological isolation of astroglial potassium and glutamate transporter currents is demonstrated.

Akut Hipokampal Dilimler içinde Synaptically-uyarılmış astroglial ve Nöronal Cevaplarının İkili Elektrofizyolojik Kayıtlar

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

Design and Fabrication of Ultralight Weight, Adjustable Multi-electrode Probes for Electrophysiological Recordings in Mice

The number of physiological investigations in the mouse, mus musculus, has experienced a recent surge, paralleling the growth in methods of genetic targeting for microcircuit dissection and disease modeling. The introduction of optogenetics, for example, has allowed for bidirectional manipulation of genetically-identified neurons, at an unprecedented temporal resolution. To capitalize on these tools and gain insight into dynamic interactions among brain microcircuits, it is essential that one has the ability to record from ensembles of neurons deep within the brain of this small rodent, in both head-fixed and freely behaving preparations. To record from deep structures and distinct cell layers requires a preparation that allows precise advancement of electrodes towards desired brain regions. To record neural ensembles, it is necessary that each electrode be independently movable, allowing the experimenter to resolve individual cells while leaving neighboring electrodes undisturbed. To do both in a freely behaving mouse requires an electrode drive that is lightweight, resilient, and highly customizable for targeting specific brain structures.
A technique for designing and fabricating miniature, ultralight weight, microdrive electrode arrays that are individually customizable and easily assembled from commercially available parts is presented. These devices are easily scalable and can be customized to the structure being targeted; it has been used successfully to record from thalamic and cortical regions in a freely behaving animal during natural behavior.

Understanding the neural substrates of behavior requires brain circuit ensemble recording. Because of its genetic tractability, the mouse offers a model for circuit dissection and disease mimicry. Here, a method of designing and fabricating miniaturized probes is described that is suitable for targeting deep brain structure in the mouse.

Farelerde Elektrofizyolojik Recordings Tasarım ve Ultralight Ağırlık Fabrikasyon, Ayarlanabilir Çoklu elektrot Probları

The number of physiological investigations in the mouse, mus musculus, has experienced a recent surge, paralleling the growth in methods of genetic ...

Paired Whole Cell Recordings in Organotypic Hippocampal Slices

Pair recordings involve simultaneous whole cell patch clamp recordings from two synaptically connected neurons, enabling not only direct electrophysiological characterization of the synaptic connections between individual neurons, but also pharmacological manipulation of either the presynaptic or the postsynaptic neuron. When carried out in organotypic hippocampal slice cultures, the probability that two neurons are synaptically connected is significantly increased. This preparation readily enables identification of cell types, and the neurons maintain their morphology and properties of synaptic function similar to that in native brain tissue. A major advantage of paired whole cell recordings is the highly precise information it can provide on the properties of synaptic transmission and plasticity that are not possible with other more crude techniques utilizing extracellular axonal stimulation. Paired whole cell recordings are often perceived as too challenging to perform. While there are challenging aspects to this technique, paired recordings can be performed by anyone trained in whole cell patch clamping provided specific hardware and methodological criteria are followed. The probability of attaining synaptically connected paired recordings significantly increases with healthy organotypic slices and stable micromanipulation allowing independent attainment of pre- and postsynaptic whole cell recordings. While CA3-CA3 pyramidal cell pairs are most widely used in the organotypic slice hippocampal preparation, this technique has also been successful in CA3-CA1 pairs and can be adapted to any neurons that are synaptically connected in the same slice preparation. In this manuscript we provide the detailed methodology and requirements for establishing this technique in any laboratory equipped for electrophysiology.

Pair recordings are simultaneous whole cell patch clamp recordings from two synaptically connected neurons, enabling precise electrophysiological and pharmacological characterization of the synapses between individual neurons. Here we describe the detailed methodology and requirements for establishing this technique in organotypic hippocampal slice cultures in any laboratory equipped for electrophysiology.

Organotipik Hipokampal Dilimleri eşleştirilmiş Tüm Hücre Kayıtlar

Pair recordings involve simultaneous whole cell patch clamp recordings from two synaptically connected neurons, enabling not only direct ...

Investigating Functional Regeneration in Organotypic Spinal Cord Co-cultures Grown on Multi-electrode Arrays

Adult higher vertebrates have a limited potential to recover from spinal cord injury. Recently, evidence emerged that propriospinal connections are a promising target for intervention to improve functional regeneration. So far, no in vitro model exists that grants the possibility to examine functional recovery of propriospinal fibers. Therefore, a representative model that is based on two organotypic spinal cord sections of embryonic rat, cultured next to each other on multi-electrode arrays (MEAs) was developed. These slices grow and, within a few days in vitro, fuse along the sides facing each other. The design of the used MEAs permits the performance of lesions with a scalpel blade through this fusion site without inflicting damage on the MEAs. The slices show spontaneous activity, usually organized in network activity bursts, and spatial and temporal activity parameters such as the location of burst origins, speed and direction of their propagation and latencies between bursts can be characterized. Using these features, it is also possible to assess functional connection of the slices by calculating the amount of synchronized bursts between the two sides. Furthermore, the slices can be morphologically analyzed by performing immunohistochemical stainings after the recordings. 
Several advantages of the used techniques are combined in this model: the slices largely preserve the original tissue architecture with intact local synaptic circuitry, the tissue is easily and repeatedly accessible and neuronal activity can be detected simultaneously and non-invasively in a large number of spots at high temporal resolution. These features allow the investigation of functional regeneration of intraspinal connections in isolation in vitro in a sophisticated and efficient way.

Here we present a protocol that is based on spinal cord slices cultured on multi-electrode arrays to study functional regeneration of propriospinal connections in vitro.

Çok elektrot Dizileri Yetiştirilen Organotipik Omurilik Co-kültürler Fonksiyonel Rejenerasyon incelenmesi

Adult higher vertebrates have a limited potential to recover from spinal cord injury. Recently, evidence emerged that propriospinal connections are a ...

Direct-current Stimulation and Multi-electrode Array Recording of Seizure-like Activity in Mice Brain Slice Preparation

Cathodal transcranial direct-current stimulation (tDCS) induces suppressive effects on drug-resistant seizures. To perform effective actions, the stimulation parameters (e.g., orientation, field strength, and stimulation duration) need to be examined in mice brain slice preparations. Testing and arranging the orientation of the electrode relative to the position of the mice brain slice are feasible. The present method preserves the thalamocingulate pathway to evaluate the effect of DCS on anterior cingulate cortex seizure-like activities. The results of the multichannel array recordings indicated that cathodal DCS significantly decreased the amplitude of the stimulation-evoked responses and duration of 4-aminopyridine and bicuculline-induced seizure-like activity. This study also found that cathodal DCS applications at 15 min caused long-term depression in the thalamocingulate pathway. The present study investigates the effects of DCS on thalamocingulate synaptic plasticity and acute seizure-like activities. The current procedure can test the optimal stimulation parameters including orientation, field strength, and stimulation duration in an in vitro mouse model. Also, the method can evaluate the effects of DCS on cortical seizure-like activities at both the cellular and network levels.

Studies have shown that cathodal transcranial direct-current stimulation can produce suppressive effects on drug-resistant seizures. In this study, an in vitro experimental setup was devised in which the direct-current stimulation and multielectrode array recording of seizure-like activity were evaluated in mice brain slice preparation. The direct-current stimulation parameters were evaluated.

Fare Beyin Dilim Hazırlık içinde nöbet benzeri Faaliyet doğrudan akım Stimülasyon ve Multi-elektrot Dizi Kaydı

Cathodal transcranial direct-current stimulation (tDCS) induces suppressive effects on drug-resistant seizures. To perform effective actions, the ...

Purkinje Cell Survival in Organotypic Cerebellar Slice Cultures

Organotypic slice culture is a powerful in vitro model that mimicks in vivo conditions more closely than dissociated primary cell cultures. In early postnatal development, cerebellar Purkinje cells are known to go through a vulnerable period, during which they undergo programmed cell death. Here, we provide a detailed protocol to perform mouse organotypic cerebellar slice culture during this critical time. The slices are further labeled to assess Purkinje cell survival and the efficacy of neuroprotective treatments. This method can be extremely valuable to screen for new neuroactive molecules.

Organotypic slice cultures are a powerful tool to study neurodevelopmental or degenerative/regenerative processes. Here, we describe a protocol that models the neurodevelopmental death of Purkinje cells in mouse cerebellar slice cultures. This method may benefit research in neuroprotective drug discovery.

Organotipik Serebellar Dilim Kültürlerde Purkinje Hücre Sağkalım

Organotypic slice culture is a powerful in vitro model that mimicks in vivo conditions more closely than dissociated primary cell cultures. In early ...