Yazarlar SEM görüntüleme için SU-8 üretimi ve Maria Becker (ISAS) Ulrich Marggraf (ISAS) müteşekkiriz. Araştırma mali Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG WE3737/3-1), bir Bundesministerium für Bildung und Forschung hibe (Bmbf 0101-31P6541) tarafından ve Ministerium für Yenilik, Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen tarafından desteklenmiştir. Heike Hardelauf sayesinde Uluslararası Leibniz Enstitüsü &quot;Systems Biology Lab-on-a-Chip&quot; mali destek için.

Protokoller nörologlar için tasarlanmıştır, ve Şekil 2&#39;de özetlenmiştir. Gibi ticari ya da kurumsal tesisler için dış kaynaklı olduğunu PDMS çoğaltma için kullanılan SU-8 ustaları bu mikroimalat tavsiye ederiz. İki katman maskesi tasarımları Kimya sitesinde 12 Royal Society hakkında ek bilgi (ZIP) olarak serbestçe kullanılabilir. Önemli olarak, birinci tabaka, SU-8 2,5-3,0 um derinliğe kadar imal edilmiştir ve 25-30 um&#39;lik bir derinliğe kadar ikinci olmalıdır. Bu etkili nöron arraying için gerekli temel boyutları vardır. 3 mikron veya açısal nöronlar iki bölme 12 arasında taşınan veya göç önlemek için de gereklidir. PDMS&#39;nin 1. Mikroakışkan Cihaz Çoğaltma <ol><li> 10:1 &#39;lik bir oranda sertleştirme maddesi (184) ile iyice karıştırın PDMS prepolimer ve tipik olarak 20 dakika boyunca bir vakumlu desikatör içinde edilen karışım gaz çıkışına. Alternatif olarak, karışımı koymakbir 50 ml Falcon tüpüne ve düşük g kullanımı ture Gaz çıkışı için santrifüje. </li><li> 80 ° C ocak üzerinde 2 katmanlı mikrostrüktür SU-8 gofret yerleştirin ve gofret üzerindeki her bir aygıta polimer çerçeveleri hizalayın. ≥ 5 mm derinliğe çerçeve içine dökün ve PDMS&gt; 1 saat tam sertleşmesini sağlamak için ısı sağlar. </li><li> Tedavi kez, ocak gelen gofreti çıkarın ve düz bir yüzey üzerinde soğumasını bekleyin. </li><li> Nazikçe ödül gofret çerçeve ve PDMS için sert bir neşter ile (uzakta SU-8 mikroyapılarda itibaren) bir köşesinden koruyucu gözlük ve iş giyin. </li><li> Çerçevesinden PDMS kalıp kaldırmak ve aşırı PDMS&#39;nin cihaz Döşeme bir makas kullanın. PDMS ince bir film polimer çerçeve ile gofret yüzeyi arasında yayılır, bu sözde yanıp sönen sıklıkla üretilir. </li><li> Kalan PDMS tüm gofret uygulanır ve depolama sırasında gofretin korumak için tedavi edilebilir. Önceki sonraki cihaz kalıplama bu kaldırmak ve bunu yaparken herhangi bir p kaldırınyüzeyinden kirletici ifade. </li></ol> 2.. Cihaz Montaj ve Arabağlantı <ol><li> 3 mm çaplı biyopsi yumruk kullanarak 6 arayüzü liman hazırlayın. Iyi ışık koşullarında ve mikroakışkan kanalları ile limanların uyum yardım için yukarı bakacak mikrostrüktürlü özelliklere sahip, karanlık bir yüzey üzerinde çalışın. </li><li> Partiküller için aygıtı kontrol edin. Tersinir yapışkan bant kullanarak bu çıkarın. </li><li> , Bu esnek bir tabanı üzerine PDMS-sertleştirme ajanı karışımının (10:01, 601) küçük bir hacmi (~ 0.5 mi) dökülerek hazırlanır: mikroakışkan devresi, bir cam lamel üzerine monte edilen bir ince PDMS tabaka kullanılarak kapsüllenmiştir bakteriyolojik dereceli Petri. Yavaşça, PDMS tabakası üzerine bir lamel basarak birkaç dakika için ocak ve termal kür üzerine yerleştirin. Çabuk soğutulduktan sonra, Petri kabı lamel PDMS bilayeri kesip ödül için bir neşter kullanabilirsiniz. Gerekirse makasla kesin. </li><li> Plazma bağ PDMS cihazıve iyi bir sızdırmazlık üretmek için destek katmanı: Optimum koşullar alet özeldir. Örneğin, 40 saniye boyunca 0,2 mbar oksijen atmosferinde 70 W ve 40 kHz&#39;de çalışan bir plazma fırın mükemmel bir PDMS-PDMS bağı oluşturur. Plazma tedavi kez, her iki parçayı bastırarak ve tam bağ için bir dakika bırakın. </li><li> Pompaları ve şırınga ile arayüzü için silikon tüp (3,2 mm OD 1,6 mm ID) kullanın. </li></ol> 3.. Biyomateryal desenlendirilmesi mikroakışkan İşlemleri In situ biyomateryal modelleme, nöron kültür ve akışkan tedaviler için protokoller, Şekil 2&#39;de gösterilmiştir. <img alt="Şekil 2," fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51389/51389fig2highres.jpg" width="500" /> Şekil 2.. Illustrated mikroakışkan protokolleri. A) PL ve PLL-PEG-g-yapıya model verme; hücre yapışma tabakasının ilavesi (örn.,PL, yeşil), buharlaşma hizalanmış su maskeyi B) maruz PL Atmosferik hava plazma tedavisi üreten.; İki anten pin. C) PBS aspirasyon ile (mavi) ile yıkama PLL-PEG-g PL. D) Delivery (kırmızı ile plazma ile muamele edilmiş bölge kontamine olmasını önlemek için kullanılan pembe bir yıldız ile gösterilen plazma giriş anten ile kullanılır, ) kaplamak için aspirasyon plazma tedavi bölgeler E) Hücre yükleme ile.; aspirasyon hem komşu bölmelerin nöronların eşzamanlı microfluidic arraying, bir hidrostatik tahrikli akış G) İzole akışkan tedaviler kullanılarak F) medya (pembe) perfüzyon.; Bir test maddesi (siyah) çevresel tedavi aspirasyon ve aspirasyon ile alt merkez girişinden verilen H), merkezi işlemi ile alt yan girişten verdi. Şekil ve efsane Kimya Royal Society izni ile yeniden(RSC) 12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51389/51389fig2highres.jpg" target="_blank">resmi büyütmek için buraya tıklayın.</a> PDMS mikroakışkan kanalları yapıştırılarak hemen ardından plazma (temas açısı ≤ 5 °) derece hidrofilik vardır. Bu tip yüzeyler örneğin farklılaşmış insan SH-SY5Y nöron benzeri hücreler gibi hücre hatlarının yapışması ve kültürü için uygundur. Birincil nöronlar ve bu Lund mezensefalik insan hücre hattı (LUHMES), bir poliamin kaplama, polilisin (PL) veya poliornitin (PO) ya da ön-madde olarak nöronal hücre çizgilerinin kültürünün ex vivo kültür, bir elektrostatik çapa olarak gereklidir. Buna ek olarak bu, laminin ve fibronektin gibi yapışma proteinleri sıklıkla integrin arabirim kaplama olarak gereklidir. Ancak, PL ve PO kaplamalar kolayca dizi sitelerine mikroakışkan teslim engelleyen ve aynı zamanda istenmeyen kayma gerilmeleri heybetli, nöronlar bağlamak. Bu sorunu çözmek için-çip biyomateryaldesenlendirme tuzak siteler ve akıbet mikrokanalların de yapışma malzemeleri lokalize için gereklidir. Bu, aynı zamanda ara bölmesi bağlantılarının gelişimini teşvik eder ve yerel dolanması azaltır. Bu protokol, aynı zamanda proteinler ve nöronlar uzun kültür sırasında istenen yerle sınırlı olduğundan emin olmak için, komşu bölgelere PEG maddelerin eklenmesini içerir. Aşağıdaki protokol, Şekil 3 belgelenmiştir: <img alt="Şekil 3," fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51389/51389fig3highres.jpg" width="500" /> Şekil 3.. Su plazma neticede tarafından biyomalzeme desenlendirme için maskeleme. A) PDMS micropillars plazma neticede yerinde su menisküs çivileme ile su maskeleme sürecinin İllüstrasyon. Düşey düzlemde menisküsün eğrilik ihmal edilmiştir. B) su maske menisküs p kırmızı bir boya ile görüntülenmiştir ve konumlandırılmışprotein plazma neticede. D sonra görüntülü atış. C) desenli PL-FITC kaplama) eklenmesi plazma desenli PL-FITC kaplama reddeden ve hücre itici PLL-g-PEG-TRITC. Bu SH-SY5Y hücrelerinin kayıt için ve aynı zamanda LUHMES hücreler için ek bir katman fibronektin desenlendirme için kullanılmıştır. Şekil ve Kimya Royal Society (RSC) izni ile yeniden efsane 12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51389/51389fig3highres.jpg" target="_blank">resmi büyütmek için buraya tıklayın.</a> <ol><li> Plazma neticede tarafından In-situ Biyomateryal Desenlendirme Su maskeleme <ol><li> Kısa bir süre sonra, plazma yapıştırma pipet orta alt bağlantı noktasına PL ya da PO (100 ug / ml içinde 1 x PBS) içinde bir 0.5 ul hacim. Birkaç saniye içinde tüm mikroakışkan devre kılcal hareket ile doldurulur. Birkaç dakika bekletin Polya ile tam kat hidrofil PDMS yüzeyler içinmayın. </li><li> 1 dakika boyunca (Şekil 2C bakınız) 1x PBS ile aspirasyon odaklı yıkanarak bağlanmamış poliamin molekülleri çıkarın. </li><li> Bağlantı noktaları tüm PBS çıkarın ve bir mikroskop ile aydınlatma aygıtı ısı. Bu hızlı su maske oluşumu için limanlarından buharlaşmayı artırır. Su maskesi (Şekil 3A&#39;da gösterilmiş ve Şekil 3B&#39;de belgelenen) ~ 5 dakika içinde kurulur. </li><li> Su maskeleme tamamlanmasını sağlamak üzere mikroskobu ile cihazı kontrol edin. Dizi sitenin üst rezervuar yapılar su maskesi (~ 15 dk) istikrarı uzatmak için maske tasarımı dahil unutmayınız. </li><li> Limanlar (Şekil 2B) içine paslanmaz çelik işaretçilerine yerleştirin. Bu boş mikroakışkan kanal içine 19,20 (2 MHz, 30 kV sinyal faaliyet, örneğin), atmosferik basınçta bir çift elle tutulan korona deşarjı ya da Tesla üreteci tarafından üretilen plazma için kullanılır. T ucu Noktao bir pim ve plazma ucuna yakın bir kaynak ≤ 1 saniye Mikrokanallı tedavi plazma. Plazma modelli gözlemlemek için düşük ışık koşullarında kullanın. </li><li> Bir yıkama kademesinden ile su maskeyi çıkarın. Üst 3 limanlardan paralel aspirasyon kullanın. Paralel aspirasyon ulaşmak için bir aspirasyon pompası 4-yollu bir adaptör ile bağlı silikon tüp 4 eşit uzunlukta kullanın. Aspirasyon başlatın ve mikroakışkan devre boyunca PBS çizmek için alt 3 liman içine PBS dağıtmak. Bu şekilde, bir PDMS-poliamin kontrast madde (Şekil 3C) üretilir. Mikroakışkan devreden PBS boşaltın ve yerli, hidrofobik durumunu geri yüklemek için birkaç saat bekletin. Bu hücre yapışması PDMS tam geçirgen olmayan işler. </li><li> Bu, laminin ve fibronektin gibi ek yapışma malzemeler, aşağıdaki adımlar hemen su maskenin kaldırılmasından sonra, gerekli olan ve yapılmalıdır ihtiyaç olmalıdır: Pipet greft kopolimerdir poli-L &#39;lik bir hacmi, 10 ul- Lizin-poli (etilen glikol) (PBS içinde PLL-PEG-g, 100 ug / ml) hem de alt yan kanal içine, 2 dakika boyunca, üst yan kanallarından aspirasyon ile izledi. </li><li> Akışını kesintiye uğratmadan, bir PBS tamponu ile değişimi ile aşırı PLL-g-PEG kaldırın. PEG ünitesi protein adsorpsiyonu ve hücre yapışmasını önlemek için hareket 17,21 ile bu kat seçici olmayan poliamin kaplı bölgeleri. </li><li> Bu, laminin ve fibronektin gibi yapışma proteinleri, daha sonra poli-amin kaplama ile ko-lokalize edilmiş olabilir: Bu ECM proteinleri (tipik olarak 10 ug / ml) pipetle 10 ul hacimli üç alt bağlantı noktalarına. Aygıt protein çözeltisi ile doldurulmuş ve kaliteli bir kaplama elde etmek için 1 saat boyunca inkübe kadar ilk üç limanlardan aspire. </li><li> Taban 3 limanlardan PBS aspire fazla proteinleri çıkarın. </li></ol></li><li> Mikroakışkan Tek Nöron arraying <ol><li> ÖDENEK ile Başbakan cihazlarmedya yedik. Alt 3 limanlarına 20 ul birimler eklemek ve üst üç limanlarından paralel aspirasyon hızla medya ile mikroakışkan devresini doldurun. Bir aspirasyon pompası eşit uzunlukta silikon tüp aracılığı ile çift için bir 4 yollu hortum konnektörü 3 üst bağlantı noktaları kullanın. </li><li> (Şekil 1 &#39;de 0,) yan giriş delikleri her birine bir ayrıştırılmış hücre süspansiyonu 20 ul (1 x 10 6 hücre / ml) ilave edin. </li><li> Bir akış regülatörü ile bir aspirasyon pompası donatmak veya üst 3 limanlarından nazik aspirasyon için bir şırınga kullanın. Komple nöron arraying tipik olarak 1 dakika gerektirir. </li><li> Sonraki mikroakışkan cihazlarda arraying için bir pipet ile 4 yan bağlantı noktası kalan nöronlar fazla hasat. </li><li> Boru çıkarın. Medya ile tüm portları doldurun ve inkübatör cihazı yerleştirin. Birkaç saat içinde hücreler, biyo materyal desen tamamen yapışkan hale gelir. </li></ol></li><li> Nöron Kültürü, Seçici Fluidic Tedavi ve Immunostaining <ol><li> Hidrostatik yem (2 mm kolon yükseklik farkı uygun şekilde yavaş olduğu) kullanarak periyodik perfüzyon ile medya değişimi. </li><li> Alternatif olarak, standart hücre kültürleri gibi (2-3 gün) periyodik medya alışverişi, medya mikroakışkan cihaz daldırın. </li><li> Aşağıdaki gibi nöron kültür bölmesinde veya merkezi nörit gelişimi bölmesine ya da tedavi için seçici akışkan elde edilir: ilgi kanalın alt portuna test maddesi 20 ul dağıtın ve hemen yukarıda limandan aspirat. Uzun süreli tedavi, bir akış düzenleme cihazı kullanıldığında akış oranını azaltmak ve gerektiği gibi test maddesini doldurmak için. </li><li> Immün protokoller her bir moleküler hedef ve bağlantılı reaktifler için değişir. Yavaş bir akış hızı kullanıldı nöronlara kesme kaynaklı hasar riskini karşı için. Bu, normal protokol kez uzanan tam sistem perfüze edilmesi için artan uygulama süresi ile sonuçlanır. Hy(2 mm örneğin) farklı sütun yüksekliği ile bağlantı noktalarını kullanarak drostatic perfüzyon reaktifleri teslim etmek için kullanılmıştır. Bir pompa kullanılarak Daha hızlı reajan ilave etme ve çıkarma deneysel zaman ölçekleri azaltmak için kullanılabilir. Alt 3 limanlarından reaktifleri çizmek için üst 3 portlarına bir aspirasyon pompası bağlayın. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Campenot, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+control+of+neurite+development+by+nerve+growth+factor.">Local control of neurite development by nerve growth factor.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 74 (10), 4516-4519 (1997).</li><li>Campenot, R. B. <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+sympathetic+neurons+in+compartmentalized+cultures.+I.+Local+control+of+neurite+growth+by+nerve+growth+factor.">Development of sympathetic neurons in compartmentalized cultures. I. Local control of neurite growth by nerve growth factor.</a> Dev Biol. 93 (1), 1-12 (1982).</li><li>Taylor, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+multicompartment+device+for+neuroscience+research.">Microfluidic multicompartment device for neuroscience research.</a> Langmuir. 19, 1551-1556 (2003).</li><li>Taylor, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic+culture+platform+for+CNS+axonal+injury,+regeneration+and+transport.">A microfluidic culture platform for CNS axonal injury, regeneration and transport.</a> Nat Methods. 2 (8), 559-565 (2005).</li><li>Kilinc, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wallerian-like+degeneration+of+central+neurons+after+synchronized+and+geometrically+registered+mass+axotomy+in+a+three-compartmental+microfluidic+chip.">Wallerian-like degeneration of central neurons after synchronized and geometrically registered mass axotomy in a three-compartmental microfluidic chip.</a> Neurotox. Res. 19, 149-161 (2011).</li><li>Li, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatiotemporally+controlled+and+multifactor+involved+assay+of+neuronal+regeneration+after+chemical+injury+in+an+integrated+microfluidics.">Spatiotemporally controlled and multifactor involved assay of neuronal regeneration after chemical injury in an integrated microfluidics.</a> Anal. Chem. 84 (15), 6444-6453 (2012).</li><li>Kim, Y. T., Karthikeyan, K., Chirvi, S., Dave, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuro-optical+microfluidic+platform+to+study+injury+and+regeneration+of+single+axons.">Neuro-optical microfluidic platform to study injury and regeneration of single axons.</a> Lab Chip. 9, 2576-2581 (2009).</li><li>Hellman, A. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Examination+of+axonal+injury+and+regeneration+in+micropatterned+neuronal+culture+using+pulsed+laser+microbeam+dissection.">Examination of axonal injury and regeneration in micropatterned neuronal culture using pulsed laser microbeam dissection.</a> Lab Chip. 10 (16), 2083-2092 (2010).</li><li>Kunze, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Co-pathological+connected+primary+neurons+in+a+microfluidic+device+for+Alzheimer+studies.">Co-pathological connected primary neurons in a microfluidic device for Alzheimer studies.</a> Biotechnol. Bioeng. 108 (9), 2241-2245 (2011).</li><li>Liu, W. W., Goodhouse, J., Jeon, N. L., Enquist, L. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic+chamber+for+analysis+of+neuron-to-cell+spread+and+axonal+transport+of+an+alpha-herpesvirus.">A microfluidic chamber for analysis of neuron-to-cell spread and axonal transport of an alpha-herpesvirus.</a> PLoS One. 3 (6), (2008).</li><li>Markus, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Varicella-Zoster+virus+(VZV)+infection+of+neurons+derived+from+human+embryonic+stem+cells:+Direct+demonstration+of+axonal+infection,+transport+of+VZV,+and+productive+neuronal+infection.">Varicella-Zoster virus (VZV) infection of neurons derived from human embryonic stem cells: Direct demonstration of axonal infection, transport of VZV, and productive neuronal infection.</a> J. Virol. 85 (13), 6220-6233 (2011).</li><li>Dinh, N. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+construction+of+minimalistic+neuronal+co-cultures.">Microfluidic construction of minimalistic neuronal co-cultures.</a> Lab Chip. 13 (7), 1402-1412 (2013).</li><li>Tan, W. H., Takeuchi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+trap-and-release+integrated+microfluidic+system+for+dynamic+microarray+applications.">A trap-and-release integrated microfluidic system for dynamic microarray applications.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 104 (4), 1146-1151 (2007).</li><li>Frimat, J. -. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic+array+with+cellular+valving+for+single+cell+co-culture.">A microfluidic array with cellular valving for single cell co-culture.</a> Lab Chip. 11 (2), 231-237 (2011).</li><li>Di Carlo, D., Aghdam, N., Lee, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-cell+enzyme+concentrations,+kinetics,+and+inhibition+analysis+using+high-density+hydrodynamic+cell+isolation+arrays.">Single-cell enzyme concentrations, kinetics, and inhibition analysis using high-density hydrodynamic cell isolation arrays.</a> Anal. Chem. 78 (14), 4925-4930 (2006).</li><li>Frimat, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+network+formation+assay:+A+spatially+standardized+neurite+outgrowth+analytical+display+for+neurotoxicity+screening.">The network formation assay: A spatially standardized neurite outgrowth analytical display for neurotoxicity screening.</a> Lab Chip. 10, 701-709 (2010).</li><li>Hardelauf, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+fidelity+neuronal+networks+formed+by+plasma+masking+with+a+bilayer+membrane:+analysis+of+neurodegenerative+and+neuroprotective+processes.">High fidelity neuronal networks formed by plasma masking with a bilayer membrane: analysis of neurodegenerative and neuroprotective processes.</a> Lab Chip. 11 (16), 2763-2771 (2011).</li><li>Whitesides, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+lithography+in+biology+and+biochemistry.">Soft lithography in biology and biochemistry.</a> Annu. Rev. Biomed. Eng. 3, 335-373 (2001).</li><li>Haubert, K., Drier, T., Beebe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PDMS+bonding+by+means+of+a+portable,+low-cost+corona+system.">PDMS bonding by means of a portable, low-cost corona system.</a> Lab Chip. 6, 1548-1549 (2006).</li><li>Frimat, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasma+stencilling+methods+for+cell+patterning.">Plasma stencilling methods for cell patterning.</a> Anal. Bioanal. Chem. 395 (3), 601-609 (2009).</li><li>Huang, N. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Poly(L-lysine)-g-poly(ethylene+glycol)+layers+on+metal+oxide+surfaces:+surface-analytical+characterization+and+resistance+to+serum+and+fibrinogen+adsorption.">Poly(L-lysine)-g-poly(ethylene glycol) layers on metal oxide surfaces: surface-analytical characterization and resistance to serum and fibrinogen adsorption.</a> Langmuir. 17, 489-498 (2001).</li><li>Li, N., Folch, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integration+of+topographical+and+biochemical+cues+by+axons+during+growth+on+microfabricated+3-D+substrates.">Integration of topographical and biochemical cues by axons during growth on microfabricated 3-D substrates.</a> Exp. Cell Res. 311 (2), 307-316 (2005).</li><li>Huang, L. R., Cox, E. C., Austin, R. H., Sturm, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+particle+separation+through+deterministic+lateral+displacement.">Continuous particle separation through deterministic lateral displacement.</a> Science. 304 (5673), 987-990 (2004).</li><li>Yang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+nanoparticle+functionality+and+toxicity+on+the+central+nervous+system.">A review of nanoparticle functionality and toxicity on the central nervous system.</a> J. R. Soc. Interface. 7, (2010).</li><li>Brenneman, K. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+olfactory+transport+of+inhaled+manganese+((MnCl2)-Mn-54)+to+the+rat+brain:+Toxicokinetic+investigations+in+a+unilateral+nasal+occlusion+model.">Direct olfactory transport of inhaled manganese ((MnCl2)-Mn-54) to the rat brain: Toxicokinetic investigations in a unilateral nasal occlusion model.</a> Toxicol. Appl. Pharm. 169 (3), 238-248 (2000).</li><li>Magal&#227;es, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uptake+and+neuritic+transport+of+scrapie+prion+protein+coincident+with+infection+of+neuronal+cells.">Uptake and neuritic transport of scrapie prion protein coincident with infection of neuronal cells.</a> J. Neurosci. 25 (21), 5207-5216 (2005).</li><li>Diogenes, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracellular+alpha-synuclein+oligomers+modulate+synaptic+transmission+and+impair+LTP+via+NMDA-receptor+activation.">Extracellular alpha-synuclein oligomers modulate synaptic transmission and impair LTP via NMDA-receptor activation.</a> J Neurosci. 32 (34), 11750-11762 (2012).</li><li>Egger, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+imaging+of+primary+neural+cell+culture+from+Drosophila.">In vitro imaging of primary neural cell culture from Drosophila.</a> Nat. Protoc. 8 (5), 958-965 (2013).</li></ol>

Yazarlar, hiçbir rakip mali çıkarlarını olmadığını beyan ederim.

Mikroakışkan arraying teknik minimalist kültürleri kurulması için hassas tek bir nöron kullanım sağlar türünün ilk. Mikroakışkan yapılarla hücre desen hizalamak için in situ biyomateryal-yapıya model verme yöntemi, güçlü bir yaklaşım ile birleştiğinde, bu minimalistik kültürler azaltılmış yerel dolanması ile yüksek düzeyde intercompartment bağlantısı vardır. Basit bir tasarım değişiklikleri görselleştirme ve kantitatif analiz için tek tek aksonlar izole etmek...

<html> Nöronal doku oldukça karmaşıktır; uzaysal hücre kişiler ve özellikle akson ve dendrit çıkıntılar aracılığı ile tanımlanan katmanları ve bölmeler içinde ve plastik bağlantı ile sipariş heterojen bir hücre karışımı. Yeni teknikler derin anlayışlar ve hastalık, gelişme ve sağlıklı fonksiyonu merkezi unravel mekanizmaları kazanmak için daha fazla deneysel özgürlüğünü engellemediği için gereklidir. Campenot odası 1,2 ve daha yakın zamanda mikrofabrike düzenlemeleri 3,4 seçici olarak farklı somatik popülasyonları karıştırmayı ve aynı zamanda nörit çıkıntılar yeteneği ile ağ nöronal ko-kültürler ex vivo hazırlanması için kullanılabilir. Bu mikroakışkan cihazlar, örneğin kimyasal 5,6 ya da lazer axotomy 6-8, tauopathy 9, viral yayılması 10,11 ve akson 4 mRNA lokalizasyonu aşağıdaki akson dejenerasyon ve rejenerasyon incelemek için kullanılmıştır. ent &quot;&gt; Neurobiologists ulaşmak uzatmak için, teknolojik gelişmeler minimalist nöronal co-kültürler hazırlamaları gerekmektedir. Bu, tek hücre ve hücre altı hassas sistemin soruşturma için nöronal ağ çözülmesini sağlar. Minimal hücre sayıları için gereklilik, Parkinson hastalığı, kulak spiral gangliyon, periferik dopaminerjik nöronlar için ilgili substantia nigra hücreleri dahil seyrek hücre tipleri, analiz etmek ve kök hücreler imkanı açar. Bunun ötesinde, hücresel ekonomi 3R&#39;si girişimi alakalı. Bu mikroakışkan platformları, büyük ölçekli toksisite ekranları veya diğer yüksek verim kullanma, hayvan nöronlar gerektiren veri zengin deneysel serisi şimdi kabul edilebilir. Bu yazıda mikroakışkan cihazın imalatı ve kullanılması için protokolleri açıklanmıştır. In situ biomateri bir kombinasyon halinde mikroakışkan arrayingal desenleme yöntemi minimal hücre numaralarını kullanarak son derece birbirine bağlı nöronal ortak kültürlerin kayıt için kullanılabilir. Mikroakışkan arraying bir diferansiyel akış yaklaşım mikro yapılı pnömatik gevşetmeli bir yapı trans devresi (Şekil 1 &#39;de SEM görüntüleri ile birlikte gösterilmiştir) içinde yer alan bu sayede 12-15, dayanmaktadır. Nörit gelişimi kanal girişleri - yol 0 1 → mikrostrüktürlü delik doğrusal bir dizi nöronlar taşınması için alt akışkan bir direnç (R2&gt; R 1) sahiptir. Tek bir hücre tarafından tuzak doluluk yerel komşu tuzakları sonraki hücreleri yakalama için akıcılık aktarmak akışını engellemektedir. Dizideki tuzakları tam doluluk fazla nöron uzaklaştırılması için işlemin bir bypass moduna üretmek için kavisli bir yolda (0 → 2) içine akıcılık aktarmak için akışkan oranını (R 1&gt; R 2) geçer. Şekil 1.. Mikroakışkan Devre. Nörit gelişimi kanalları ile birbirine kültür odaları sınırdaş olan tek nöron arraying A) diferansiyel direnç akışkan devresi,. B, menisküs iğneleme micropillars ile iki tabakalı bölümlere nöron ko-kültür dizinin C) SEM görüntüleri. Bu tasarım sayesinde, trident şeklinde nöron hapsi yapılar nörit çıkıntılar fasikülasyon teşvik etmek için kullanılmıştır. Şekil ve Kimya Royal Society (RSC) izni ile yeniden efsane 12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51389/51389fig1highres.jpg" target="_blank">resmi büyütmek için buraya tıklayın.</a> Düzlemsel alt-tabakalar üzerinde micropatterned nöronal ağların hazırlanması kolayca exampl için (elde edilebilir<html> Bizim gruptan es, Frimat vd. 16 ve Heike ve diğ. 17) bkz. Ancak, PDMS cihazlar içinde ve microfluidic kanalları bu mikrometre çaplı uyum şartı ile biyoaktif malzeme desen özetleyen bir büyük bir teknik sorun teşkil etmektedir. Bölüm 3.1 &#39;de bir protokol in-çip ya da in situ olarak, biyo-malzeme desen hazırlanması sunulmuştur. Bu desenler uzun kültür timescales sırasında nöron kayıt etkinleştirmek ve bölmeler arasında çıkıntılar teşvik. Menisküs-çivileme mikro nöron siteleri ve nörit gelişimi kanalları arraying ile adlandırılan bir su maske hizalamak için kullanılır. Maruz kalan yüzeyleri, biyo materyal bir modelin oluşturulması için parçalandı oysa su maskesi, plazma muamelesi esnasında yapışma molekülü kaplamalar korur. Buna ek olarak, protokoller, hücre kültürü için ve farklı ko-kültür bölmelerin seçici tedavisi için gerekli olan akışkan izolasyonu için temin edilmiştir. ve_content &quot;&gt; protokoller Benzer şekilde, yerinde biyomalzeme desenleme buharlaşma ve yüzey gerilimi olayları istismar, basittir. poli çoğaltma (dimetilsiloksan) (PDMS) mikroakışkan cihazlar 18 için yumuşak litografi kullanıcı dostu ilkelerini güçlendirmek için tasarlanmıştır ve yalnızca ucuz bir el plazma kaynağı gerektiren. microfluidic devre bu operasyonları yapma etkili programlar hücre yükleme ve kompartman spesifik tedaviler sadece doğru alt portuna maddelerin dağıtımı ve yukarıdan aspire meselesi. Bu şekilde, bu neurobiologists vermek için tasarlanmıştır kendi laboratuarlarında microfluidic cihazlar hazırlamak ve kullanmak için özgürlük.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="857">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">PDMS Sylgard 184</td>
			<td style="width:163px;">Dow Corning</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">PDMS Elastosil RT 601</td>
			<td style="width:163px;">Wacker</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Coverslips</td>
			<td style="width:163px;">VWR</td>
			<td>630-1590</td>
			<td>130-160 mm thick</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">3 mm Biopsy Punches</td>
			<td style="width:163px;">Kai Medical</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td>Handle with care - extremely sharp</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tygon Tubing</td>
			<td style="width:163px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:143px;">S-50-HL</td>
			<td>1.65 mm ID; 3.35 mm OD</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1 mL Syringe (Inkjekt and Omnifix)</td>
			<td style="width:163px;">Braun</td>
			<td style="width:143px;">6064204</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:235px;">4-Way Tubing Connector</td>
			<td style="width:163px;">VWR or Fisher Scientific</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Flow Regulator</td>
			<td style="width:163px;">Harvard Apparatus</td>
			<td style="width:143px;">722645</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:235px;">0.5 mm Pins</td>
			<td style="width:163px;">Dressmaking Departments</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:235px;">PLL-g-PEG</td>
			<td style="width:163px;">SuSoS</td>
			<td style="width:143px;">PLL(20)-g[3.5]-PEG(5)</td>
			<td>Stability in storage can be an issue</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">poly-D-lysine</td>
			<td style="width:163px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:143px;">P6407</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">poly-lysine-FITC</td>
			<td style="width:163px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:143px;">P3069</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">poly-ornithine</td>
			<td style="width:163px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:143px;">P4957</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">fibronectin</td>
			<td style="width:163px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:143px;">F2006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">laminin</td>
			<td style="width:163px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:143px;">L2020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">PBS</td>
			<td style="width:163px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:143px;">P4417</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Inverted Fluorescent Microscope</td>
			<td style="width:163px;"></td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:235px;">Example Aspiration Pump</td>
			<td style="width:163px;">KNF Neuberger, Laboport</td>
			<td style="width:143px;">N811KVP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:235px;">Hand Held Corona Discharge Device</td>
			<td style="width:163px;">Leybold-Heraeus, USA</td>
			<td style="width:143px;">VP23</td>
			<td>May not comply with your country&#39;s safety standards</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Femto Plasma Oven</td>
			<td style="width:163px;">Diener Electronic</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Vacuum Dessicator or Centrifuge</td>
			<td style="width:163px;"></td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of neuronal co-cultures with single cell precision

Campenot odasının mikrofluidik düzenlemeleri nörobilim eden büyük ilgi çekmiştir. Bunlar birbirine ko-kültür platformları enfeksiyon ve hastalık yayılması için gelişimsel ve fonksiyonel nörobiyoloji kapsayan, çeşitli sorular araştırmak için kullanılabilir. Ancak, geleneksel sistemleri önemli hücresel primer dopaminerjik substantia nigra, spiral ganglionlar ve Drosophilia melanogaster nöronlar gibi düşük bolluk hücrelerini inceleyerek yetersiz girdileri (bölmesi başına binlerce), ve yüksek verimlilik deney için pratik gerektirir. Kültürler de son derece yoğun yerel olarak iki kültür birbirine az çıkıntılar (&lt;% 10) ile, dolanmış edilir. (I) microfluidic tek nöron yöntemi arraying ve plazma desenlendirme biyomateryal kaplamalar REGI için (ii) bir su maskeleme yöntemi: Bu yazıda basit mikroakışkan ve desenlendirme protokoller bu sorunları ele tarif edilmiştirnöronlar ster ve bölmeler arasında gelişimini teşvik eder. Minimalistik nöronal ko-kültürler yüksek düzeyde (&gt; 85%) intercompartment bağlantısı ile hazırlandı ve tek bir hücre hassasiyet ile yüksek verimli neurobiology deneyleri için de kullanılabilir.

Su maskeleme patlatır yüzey gerilimi. Hava-sıvı arayüzünde basınç tolerans [eğrilik yarıçapına sahip ters terazi <img fo:content-width="1in" src="files/ftp_upload/51389/51389eq1.jpg" width="113" /> , Mikroakışkan boyutlarda son derece kararlı arabirimleri üreten. Micropillars etkin yerinde su maskesi çapa. Su maske oluşumu ısıtma artmış oranı ile, mikroakışkan limanlardan buharlaştırma ile tahrik edilir. Düşük büyütme (4X - 10X) gelen ısı kullanılarak mikroskop aydınlatma, su maske ti...

Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Neuronal Co-cultures with Single Cell Precision at JoVE.com

Preparation of Neuronal Co-cultures with Single Cell Precision

Tek bir nöron mikroakışkan arraying ve biyomalzeme kaplamaların içinde-çip plazma desenlendirme için su maskeleme için protokoller anlatılmıştır. Yüksek birbirine eş hücre kültürleri en az girişler kullanılarak hazırlanabilir.

Tek Hücre Hassas Nevronik Co-kültürler hazırlanması

Microfluidic embodiments of the Campenot chamber have attracted great interest from the neuroscience community. These interconnected co-culture platforms ...

preparation-of-neuronal-co-cultures-with-single-cell-precision

Research

JoVE Journal

Neuroscience

13.6K Görüntüleme.  ISAS.  Tek bir nöron mikroakışkan arraying ve biyomalzeme kaplamaların içinde-çip plazma desenlendirme için su maskeleme için protokoller anlatılmıştır. Yüksek birbirine eş hücre kültürleri en az girişler kullanılarak hazırlanabilir. 

Video: Preparation of Neuronal Co-cultures with Single Cell Precision

Single Cell Measurement of Dopamine Release with Simultaneous Voltage-clamp and Amperometry

After its release into the synaptic cleft, dopamine exerts its biological properties via its pre- and post-synaptic targets1. The dopamine signal is terminated by diffusion2-3, extracellular enzymes4, and membrane transporters5. The dopamine transporter, located in the peri-synaptic cleft of dopamine neurons clears the released amines through an inward dopamine flux (uptake). The dopamine transporter can also work in reverse direction to release amines from inside to outside in a process called outward transport or efflux of dopamine5. More than 20 years ago Sulzer et al. reported the dopamine transporter can operate in two modes of activity: forward (uptake) and reverse (efflux)5. The neurotransmitter released via efflux through the transporter can move a large amount of dopamine to the extracellular space, and has been shown to play a major regulatory role in extracellular dopamine homeostasis6. Here we describe how simultaneous patch clamp and amperometry recording can be used to measure released dopamine via the efflux mechanism with millisecond time resolution when the membrane potential is controlled. For this, whole-cell current and oxidative (amperometric) signals are measured simultaneously using an Axopatch 200B amplifier (Molecular Devices, with a low-pass Bessel filter set at 1,000 Hz for whole-cell current recording). For amperometry recording a carbon fiber electrode is connected to a second amplifier (Axopatch 200B) and is placed adjacent to the plasma membrane and held at +700 mV. The whole-cell and oxidative (amperometric) currents can be recorded and the current-voltage relationship can be generated using a voltage step protocol. Unlike the usual amperometric calibration, which requires conversion to concentration, the current is reported directly without considering the effective volume7. Thus, the resulting data represent a lower limit to dopamine efflux because some transmitter is lost to the bulk solution.

The amperometric technique measures dopamine release from a single cell by detecting the oxidative current produced by spontaneous dopamine oxidization. Simultaneous voltage clamp and amperometry methodology reveal the mechanistic relationship between the overall "activity" of dopamine transporter and the regulatory role of this activity on the reverse transport of dopamine.

Eşzamanlı Gerilim-kelepçe ve Amperometri ile Dopamin Film Tek Hücre Ölçümü

After its release into the synaptic cleft, dopamine exerts its biological properties via its pre- and post-synaptic targets1. The dopamine signal is ...

Nörobilim

Optical Recording of Suprathreshold Neural Activity with Single-cell and Single-spike Resolution

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also propagation of suprathreshold spiking activity involves populations of neurons. Empirical studies addressing cortical function directly thus require recordings from populations of neurons with high resolution. Here we describe an optical method and a deconvolution algorithm to record neural activity from up to 100 neurons with single-cell and single-spike resolution. This method relies on detection of the transient increases in intracellular somatic calcium concentration associated with suprathreshold electrical spikes (action potentials) in cortical neurons. High temporal resolution of the optical recordings is achieved by a fast random-access scanning technique using acousto-optical deflectors (AODs)1. Two-photon excitation of the calcium-sensitive dye results in high spatial resolution in opaque brain tissue2. Reconstruction of spikes from the fluorescence calcium recordings is achieved by a maximum-likelihood method. Simultaneous electrophysiological and optical recordings indicate that our method reliably detects spikes (&gt;97% spike detection efficiency), has a low rate of false positive spike detection (&lt; 0.003 spikes/sec), and a high temporal precision (about 3 msec) 3. This optical method of spike detection can be used to record neural activity in vitro and in anesthetized animals in vivo3,4.

Understanding the function of the vertebrate central nervous system requires recordings from many neurons because cortical function arises on the level of populations of neurons. Here we describe an optical method to record suprathreshold neural activity with single-cell and single-spike resolution, dithered random-access scanning. This method records somatic fluorescence calcium signals from up to 100 neurons with high temporal resolution. A maximum-likelihood algorithm deconvolves the underlying suprathreshold neural activity from the somatic fluorescence calcium signals. This method reliably detects spikes with high detection efficiency and a low rate of false positives and can be used to study neural populations in vitro and in vivo.

Tek hücreli ve tek başak çözünürlüğe sahip supratreshold nöral aktivitenin Optik kaydı

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also ...

Simultaneous Pre- and Post-synaptic Electrophysiological Recording from Xenopus Nerve-muscle Co-cultures

Much information about the coupling of presynaptic ionic currents with the release of neurotransmitter has been obtained from invertebrate preparations, most notably the squid giant synapse1. However, except for the preparation described here, few vertebrate preparations exist in which it is possible to make simultaneous measurements of neurotransmitter release and presynaptic ionic currents. Embryonic Xenopus motoneurons and muscle cells can be grown together in simple culture medium at room temperature; they will form functional synapses within twelve to twenty-four hours, and can be used to study nerve and muscle cell development and synaptic interactions for several days (until overgrowth occurs). Some advantages of these co-cultures over other vertebrate preparations include the simplicity of preparation, the ability to maintain the cultures and work at room temperature, and the ready accessibility of the synapses formed2-4. The preparation has been used widely to study the biophysical properties of presynaptic ion channels and the regulation of transmitter release5-8. In addition, the preparation has lent itself to other uses including the study of neurite outgrowth and synaptogenesis9-12, molecular mechanisms of neurotransmitter release13-15, the role of diffusible messengers in neuromodulation16,17, and in vitro synaptic plasticity18-19.

Simultaneous Pre- and Post-synaptic Electrophysiological Recording from Xenopus Nerve-muscle Co-cultures

This video demonstrates the procedures used to grow primary cultures of embryonic Xenopus nerve and muscle cells and the usefulness of this preparation for making simultaneous pre- and post-synaptic patch clamp recordings.

Eşzamanlı Öncesi ve Sonrası-sinaptik Elektrofizyolojik Recording<em&gt; Xenopus</em&gt; Sinir-kas Co-kültürlerin

Much information about the coupling of  presynaptic ionic currents with the release of neurotransmitter has been obtained  from invertebrate preparations, ...

A Procedure for Implanting Organized Arrays of Microwires for Single-unit Recordings in Awake, Behaving Animals

In vivo electrophysiological recordings in the awake, behaving animal provide a powerful method for understanding neural signaling at the single-cell level. The technique allows experimenters to examine temporally and regionally specific firing patterns in order to correlate recorded action potentials with ongoing behavior. Moreover, single-unit recordings can be combined with a plethora of other techniques in order to produce comprehensive explanations of neural function. In this article, we describe the anesthesia and preparation for microwire implantation. Subsequently, we enumerate the necessary equipment and surgical steps to accurately insert a microwire array into a target structure. Lastly, we briefly describe the equipment used to record from each individual electrode in the array. The fixed microwire arrays described are well-suited for chronic implantation and allow for longitudinal recordings of neural data in almost any behavioral preparation. We discuss tracing electrode tracks to triangulate microwire positions as well as ways to combine microwire implantation with immunohistochemical techniques in order to increase the anatomical specificity of recorded results.

Implanting organized arrays of microwires for use in single-unit electrophysiological recordings presents a number of technical challenges.&#160;Methods for performing this technique and the equipment necessary are described.&#160;Also, the beneficial use of organized microwire arrays to record from distinct neural subregions with high spatial selectivity is discussed.

Hayvanlar davranmak, Awake Tek-birim Recordings Microwires Organize Dizileri implantasyon için Usulü

In vivo electrophysiological recordings in the awake, behaving animal provide a powerful method for understanding neural signaling at the single-cell ...

Inducing Plasticity of Astrocytic Receptors by Manipulation of Neuronal Firing Rates

Close to two decades of research has established that astrocytes in situ and in vivo express numerous G protein-coupled receptors (GPCRs) that can be stimulated by neuronally-released transmitter. However, the ability of astrocytic receptors to exhibit plasticity in response to changes in neuronal activity has received little attention. Here we describe a model system that can be used to globally scale up or down astrocytic group I metabotropic glutamate receptors (mGluRs) in acute brain slices. Included are methods on how to prepare parasagittal hippocampal slices, construct chambers suitable for long-term slice incubation, bidirectionally manipulate neuronal action potential frequency, load astrocytes and astrocyte processes with fluorescent Ca2+ indicator, and measure changes in astrocytic Gq GPCR activity by recording spontaneous and evoked astrocyte Ca2+ events using confocal microscopy. In essence, a &#8220;calcium roadmap&#8221; is provided for how to measure plasticity of astrocytic Gq GPCRs. Applications of the technique for study of astrocytes are discussed. Having an understanding of how astrocytic receptor signaling is affected by changes in neuronal activity has important implications for both normal synaptic function as well as processes underlying neurological disorders and neurodegenerative disease.

Here we describe an adaptation of protocols used to induce homeostatic plasticity in neurons for the study of plasticity of astrocytic G protein-coupled receptors. Recently used to examine changes in astrocytic group I mGluRs in juvenile mice, the method can be applied to measure scaling of various astrocytic GPCRs, in tissue from adult mice in situ and in vivo, and to gain a better appreciation of the sensitivity of astrocytic receptors to changes in neuronal activity.

Nöronal Ateşleme Oranlarının Manipülasyon tarafından Astrositik reseptörleri Plastisite Inducing

Close to two decades of research has established that astrocytes in situ and in vivo express numerous G protein-coupled receptors (GPCRs) that can be ...

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 ...

Extracellular Recording of Neuronal Activity Combined with Microiontophoretic Application of Neuroactive Substances in Awake Mice

Differences in the activity of neurotransmitters and neuromodulators, and consequently different neural responses, can be found between anesthetized and awake animals. Therefore, methods allowing the manipulation of synaptic systems in awake animals are required in order to determine the contribution of synaptic inputs to neuronal processing unaffected by anesthetics. Here, we present methodology for the construction of electrodes to simultaneously record extracellular neural activity and release multiple neuroactive substances at the vicinity of the recording sites in awake mice. By combining these procedures, we performed microiontophoretic injections of gabazine to selectively block GABAA receptors in neurons of the inferior colliculus of head-restrained mice. Gabazine successfully modified neural response properties such as the frequency response area and stimulus-specific adaptation. Thus, we demonstrate that our methods are suitable for recording single-unit activity and for dissecting the role of specific neurotransmitter receptors in auditory processing.
The main limitation of the described procedure is the relatively short recording time (~3 hr), which is determined by the level of habituation of the animal to the recording sessions. On the other hand, multiple recording sessions can be performed in the same animal. The advantage of this technique over other experimental procedures used to manipulate the level of neurotransmission or neuromodulation (such as systemic injections or the use of optogenetic models), is that the drug effect is confined to the local synaptic inputs to the target neuron. In addition, the custom-manufacture of electrodes allows adjustment of specific parameters according to the neural structure and type of neuron of interest (such as the tip resistance for improving the signal-to-noise ratio of the recordings).

We present methods for the construction of electrodes to simultaneously record extracellular neural activity and release multiple neuroactive substances at the vicinity of the recording sites in awake mice. This technique allows the detailed analysis of putative local synaptic inputs to the neuron of interest.

Uyanık Farelerde Nöroaktif Maddelerin Microiontophoretic Uygulaması ile birlikte Nöronal Faaliyet dışı Kaydı

Differences in the activity of neurotransmitters and neuromodulators, and consequently different neural responses, can be found between anesthetized and ...

In Utero Electroporation Approaches to Study the Excitability of Neuronal Subpopulations and Single-cell Connectivity

The nervous system is composed of an enormous range of distinct neuronal types. These neuronal subpopulations are characterized by, among other features, their distinct dendritic morphologies, their specific patterns of axonal connectivity, and their selective firing responses. The molecular and cellular mechanisms responsible for these aspects of differentiation during development are still poorly understood.
Here, we describe combined protocols for labeling and characterizing the structural connectivity and excitability of cortical neurons. Modification of the in utero electroporation (IUE) protocol allows the labeling of a sparse population of neurons. This, in turn, enables the identification and tracking of the dendrites and axons of individual neurons, the precise characterization of the laminar location of axonal projections, and morphometric analysis. IUE can also be used to investigate changes in the excitability of wild-type (WT) or genetically modified neurons by combining it with whole-cell recording from acute slices of electroporated brains. These two techniques contribute to a better understanding of the coupling of structural and functional connectivity and of the molecular mechanisms controlling neuronal diversity during development. These developmental processes have important implications on axonal wiring, the functional diversity of neurons, and the biology of cognitive disorders.

In Utero Electroporation Approaches to Study the Excitability of Neuronal Subpopulations and Single-cell Connectivity

This manuscript provides protocols that use in utero electroporation (IUE) to describe the structural connectivity of neurons at the single-cell level and the excitability of fluorescently labeled neurons. Histology is used to characterize dendritic and axonal projections. Whole-cell recording in acute slices is used to investigate excitability.

Rahimde Elektroporasyon Nöronal alt popülasyonlar heyecanlanma ve Tek hücreli Bağlantı Eğitim Yaklaşımları

The nervous system is composed of an enormous range of distinct neuronal types. These neuronal subpopulations are characterized by, among other features, ...

Neuron-Macrophage Co-cultures to Activate Macrophages Secreting Molecular Factors with Neurite Outgrowth Activity

There is strong evidence that macrophages can participate in the regeneration or repair of injured nervous system. Here, we describe a protocol in which macrophages are induced to produce conditioned medium (CM) that promotes neurite outgrowth. Adult dorsal root ganglion (DRG) neurons are acutely dissociated and plated. After the neurons are stably attached, peritoneal macrophages are co-cultured on a cell culture insert overlaid on the same well. Dibutyryl cyclic AMP (db-cAMP) is applied to the co-cultures for 24 h, after which the cell culture insert containing the macrophages is moved to another well to collect CM for 72 h. The CM from the co-cultures treated with db-cAMP, when applied to a separate adult DRG neuron culture, exhibits robust neurite outgrowth activity. The CM obtained from the db-cAMP-treated cultures consisting of single cell type alone, either DRG neuron or peritoneal macrophage, did not exhibit neurite outgrowth activity. This indicates that the interaction between neurons and macrophages is indispensable for the activation of macrophages secreting molecular factors with neurite outgrowth activity into CM. Thus, our co-culture paradigm will also be useful to study intercellular signaling in the neuron-macrophage interaction to stimulate the macrophages to be endowed with a pro-regenerative phenotype.

The current protocol presents experimental procedures to stimulate cultured macrophages to be endowed with capacity to release molecular factors that promote neurite outgrowth. Treatment of cAMP to the neuron-macrophage co-cultures induces the macrophages to produce conditioned medium that possesses strong neurite outgrowth activity.

Nöron-makrofaj ortak kültürler moleküler faktörler Neurite çıkıntı aktivitesiyle salgılayan makrofajlar etkinleştirmek için

There is strong evidence that macrophages can participate in the regeneration or repair of injured nervous system. Here, we describe a protocol in which ...

GM-Free Generation of Blood-Derived Neuronal Cells

Many human&#160;neurological disorders are caused by degeneration of neurons and glial cells in the brain. Due to limitations in pharmacological and other therapeutic strategies, there is currently no cure available for the injured or diseased brain. Cell replacement appears as a promising therapeutic strategy for neurodegenerative conditions. To this day, neural stem cells (NSCs) have been successfully generated from fetal tissues, human embryonic cells (ES) or induced pluripotent stem cells (iPSC). A process of dedifferentiation was initiated by activation of the novel human GPI-linked glycoprotein, which leads to generation of pluripotent stem cells. These blood-derived pluripotent stem cells (BD-PSCs) differentiate in vitro into cells with a neural phenotype as shown by brightfield and immunofluorescence microscopy. Ultrastructural analysis of these cells by means of electron microscopy confirms their primitive structure as well as neuronal-like morphology and subcellular characteristics.

We present a genetically modified-free (GM-free) method to obtain cells with a neuronal phenotype from reprogrammed peripheral blood cells. Activation of a signaling pathway linked to novel human GPI-linked protein reveals an efficient GM-free method for obtaining human pluripotent stem cells.

Kan Türevi Nöronal Hücrelerin GM'den Arındırılmış Üretimi

Many human&#160;neurological disorders are caused by degeneration of neurons and glial cells in the brain. Due to limitations in pharmacological and other ...