G.P. bir Marie Skłodowska-Curie Avrupa Birliği MSCA-Eğer-2014 proje Re.B.Us, H2020 çerçeve programı kapsamında G.A. n.660689 tarafından finanse edilen biri. GUI mapMEA serbestçe ilaria.colombi@iit.it yazar için istek üzerine mevcuttur.

<ol>
	<li>Fisher, R. S., 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=Operational+classification+of+seizure+types+by+the+International+League+Against+Epilepsy:+Position+Paper+of+the+ILAE+Commission+for+Classification+and+Terminology.">Operational classification of seizure types by the International League Against Epilepsy: Position Paper of the ILAE Commission for Classification and Terminology.</a> Epilepsia. 58 (4), 522-530 (2017).</li><li>WHO. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Epilepsy Facts Sheet. , (2017).</li><li>Fiest, K. M., Birbeck, G. L., Jacoby, A., Jette, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stigma+in+epilepsy.">Stigma in epilepsy.</a> Curr Neurol Neurosci Rep. 14 (5), 444 (2014).</li><li>Brodie, M. J., Barry, S. J., Bamagous, G. A., Norrie, J. D., Kwan, 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+treatment+response+in+newly+diagnosed+epilepsy.">Patterns of treatment response in newly diagnosed epilepsy.</a> Neurology. 78 (20), 1548-1554 (2012).</li><li>Tanriverdi, T., Poulin, N., Olivier, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Life+12+years+after+temporal+lobe+epilepsy+surgery:+a+long-term,+prospective+clinical+study.">Life 12 years after temporal lobe epilepsy surgery: a long-term, prospective clinical study.</a> Seizure. 17 (4), 339-349 (2008).</li><li>Dingledine, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Brain slices. , (1984).</li><li>Avoli, 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=Network+and+pharmacological+mechanisms+leading+to+epileptiform+synchronization+in+the+limbic+system+in+vitro.">Network and pharmacological mechanisms leading to epileptiform synchronization in the limbic system in vitro.</a> Prog Neurobiol. 68 (3), 167-207 (2002).</li><li>Rutecki, P. A., Lebeda, F. J., Johnston, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epileptiform+activity+induced+by+changes+in+extracellular+potassium+in+hippocampus.">Epileptiform activity induced by changes in extracellular potassium in hippocampus.</a> J Neurophysiol. 54 (5), 1363-1374 (1985).</li><li>Mody, I., Lambert, J. D., Heinemann, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low+extracellular+magnesium+induces+epileptiform+activity+and+spreading+depression+in+rat+hippocampal+slices.">Low extracellular magnesium induces epileptiform activity and spreading depression in rat hippocampal slices.</a> J Neurophysiol. 57 (3), 869-888 (1987).</li><li>Huberfeld, G., 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=Glutamatergic+pre-ictal+discharges+emerge+at+the+transition+to+seizure+in+human+epilepsy.">Glutamatergic pre-ictal discharges emerge at the transition to seizure in human epilepsy.</a> Nat Neurosci. 14 (5), 627-634 (2011).</li><li>Pitkanen, 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> Models of seizures and epilepsy. , (2017).</li><li>Rutecki, P. A., Lebeda, F. J., Johnston, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=4-Aminopyridine+produces+epileptiform+activity+in+hippocampus+and+enhances+synaptic+excitation+and+inhibition.">4-Aminopyridine produces epileptiform activity in hippocampus and enhances synaptic excitation and inhibition.</a> J Neurophysiol. 57 (6), 1911-1924 (1987).</li><li>Gross, G. W., Rieske, E., Kreutzberg, G. W., Meyer, 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+new+fixed-array+multi-microelectrode+system+designed+for+long-term+monitoring+of+extracellular+single+unit+neuronal+activity+in+vitro.">A new fixed-array multi-microelectrode system designed for long-term monitoring of extracellular single unit neuronal activity in vitro.</a> Neurosci Lett. 6 (2-3), 101-105 (1977).</li><li>Pine, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recording+action+potentials+from+cultured+neurons+with+extracellular+microcircuit+electrodes.">Recording action potentials from cultured neurons with extracellular microcircuit electrodes.</a> J Neurosci Methods. 2 (1), 19-31 (1980).</li><li>Reinartz, S., Biro, I., Gal, A., Giugliano, M., Marom, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+dynamics+contribute+to+long-term+single+neuron+response+fluctuations.">Synaptic dynamics contribute to long-term single neuron response fluctuations.</a> Front Neural Circuits. 8, 71 (2014).</li><li>Dossi, E., Blauwblomme, T., Nabbout, R., Huberfeld, G., Rouach, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-electrode+array+recordings+of+human+epileptic+postoperative+cortical+tissue.">Multi-electrode array recordings of human epileptic postoperative cortical tissue.</a> J Vis Exp. (92), (2014).</li><li>Boido, 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=Cortico-hippocampal+hyperexcitability+in+synapsin+I/II/III+knockout+mice:+age-dependency+and+response+to+the+antiepileptic+drug+levetiracetam.">Cortico-hippocampal hyperexcitability in synapsin I/II/III knockout mice: age-dependency and response to the antiepileptic drug levetiracetam.</a> Neuroscience. 171 (1), 268-283 (2010).</li><li>Gonzalez-Sulser, 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=The+4-aminopyridine+in+vitro+epilepsy+model+analyzed+with+a+perforated+multi-electrode+array.">The 4-aminopyridine in vitro epilepsy model analyzed with a perforated multi-electrode array.</a> Neuropharmacology. 60 (7-8), 1142-1153 (2011).</li><li>Hajos, 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=Maintaining+network+activity+in+submerged+hippocampal+slices:+importance+of+oxygen+supply.">Maintaining network activity in submerged hippocampal slices: importance of oxygen supply.</a> Eur J Neurosci. 29 (2), 319-327 (2009).</li><li>Ivanov, A., Zilberter, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Critical+state+of+energy+metabolism+in+brain+slices:+the+principal+role+of+oxygen+delivery+and+energy+substrates+in+shaping+neuronal+activity.">Critical state of energy metabolism in brain slices: the principal role of oxygen delivery and energy substrates in shaping neuronal activity.</a> Front Neuroenergetics. 3, 9 (2011).</li><li>MultichannelSystems. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Manual PH01. , (2018).</li><li>Zhang, 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=Propagation+of+epileptiform+activity+can+be+independent+of+synaptic+transmission,+gap+junctions,+or+diffusion+and+is+consistent+with+electrical+field+transmission.">Propagation of epileptiform activity can be independent of synaptic transmission, gap junctions, or diffusion and is consistent with electrical field transmission.</a> J Neurosci. 34 (4), 1409-1419 (2014).</li><li>Panuccio, G., 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+ictogenesis+and+parahippocampal+networks+in+a+rodent+model+of+temporal+lobe+epilepsy.">In vitro ictogenesis and parahippocampal networks in a rodent model of temporal lobe epilepsy.</a> Neurobiol Dis. 39 (3), 372-380 (2010).</li><li>Barbarosie, M., Avoli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CA3-driven+hippocampal-entorhinal+loop+controls+rather+than+sustains+in+vitro+limbic+seizures.">CA3-driven hippocampal-entorhinal loop controls rather than sustains in vitro limbic seizures.</a> J Neurosci. 17 (23), 9308-9314 (1997).</li><li>Panuccio, G., Guez, A., Vincent, R., Avoli, M., Pineau, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+control+of+epileptiform+excitability+in+an+in+vitro+model+of+limbic+seizures.">Adaptive control of epileptiform excitability in an in vitro model of limbic seizures.</a> Exp Neurol. 241, 179-183 (2013).</li><li>Benini, R., Avoli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rat+subicular+networks+gate+hippocampal+output+activity+in+an+in+vitro+model+of+limbic+seizures.">Rat subicular networks gate hippocampal output activity in an in vitro model of limbic seizures.</a> J Physiol. 566 (Pt 3), 885-900 (2005).</li><li>D'Arcangelo, G., Panuccio, G., Tancredi, V., Avoli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repetitive+low-frequency+stimulation+reduces+epileptiform+synchronization+in+limbic+neuronal+networks.">Repetitive low-frequency stimulation reduces epileptiform synchronization in limbic neuronal networks.</a> Neurobiol Dis. 19 (1-2), 119-128 (2005).</li><li>Steidl, E. M., Neveu, E., Bertrand, D., Buisson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+adult+rat+hippocampal+slice+revisited+with+multi-electrode+arrays.">The adult rat hippocampal slice revisited with multi-electrode arrays.</a> Brain Res. 1096 (1), 70-84 (2006).</li><li>Pulizzi, R., 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=Brief+wide-field+photostimuli+evoke+and+modulate+oscillatory+reverberating+activity+in+cortical+networks.">Brief wide-field photostimuli evoke and modulate oscillatory reverberating activity in cortical networks.</a> Sci Rep. 6, 24701 (2016).</li><li>Liu, M. G., Chen, X. F., He, T., Li, Z., Chen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+multi-electrode+array+recordings+in+studies+of+network+synaptic+plasticity+in+both+time+and+space.">Use of multi-electrode array recordings in studies of network synaptic plasticity in both time and space.</a> Neuroscience Bulletin. 28 (4), 409-422 (2012).</li><li>Maier, N., Morris, G., Johenning, F. W., Schmitz, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+approach+for+reliably+investigating+hippocampal+sharp+wave-ripples+in+vitro.">An approach for reliably investigating hippocampal sharp wave-ripples in vitro.</a> PLoS One. 4 (9), e6925 (2009).</li><li>Aiba, I., Noebels, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spreading+depolarization+in+the+brainstem+mediates+sudden+cardiorespiratory+arrest+in+mouse+SUDEP+models.">Spreading depolarization in the brainstem mediates sudden cardiorespiratory arrest in mouse SUDEP models.</a> Sci Transl Med. 7 (282), 282ra246 (2015).</li><li>MA, R., Avoli, M., Noebels, J. L., Rogawski, M. 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> Jasper's Basic Mechanisms of the Epilepsies . , (2012).</li><li>Motamedi, G. K., 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=Termination+of+epileptiform+activity+by+cooling+in+rat+hippocampal+slice+epilepsy+models.">Termination of epileptiform activity by cooling in rat hippocampal slice epilepsy models.</a> Epilepsy Res. 70 (2-3), 200-210 (2006).</li><li>Yang, X. F., Duffy, D. W., Morley, R. E., Rothman, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neocortical+seizure+termination+by+focal+cooling:+temperature+dependence+and+automated+seizure+detection.">Neocortical seizure termination by focal cooling: temperature dependence and automated seizure detection.</a> Epilepsia. 43 (3), 240-245 (2002).</li></ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Guinan nörofizyoloji araştırmalar için çok değerli bir araçtır ve olgunluk onlarca yıllık araştırma ve geliştirme sayesinde son yıllarda ulaştı. Geleneksel alan potansiyel kaydı ile karşılaştırıldığında, bana doğru nöronal ağ etkileşimleri kesin olarak belirlemek çok önemli gözlem noktaları ve bilinen arası elektrot mesafe, daha yüksek bir sayı en büyük avantajı sunar.
MEA kayıt tekniği de tek nöron ve nöronal ağ etkinliği arasındaki ilişkiyi araştırmak için yama-kelepçe kayıt15gibi diğer Elektrofizyoloji yaklaşımlara birleştiğinde olabilir. Ayrıca, alan potansiyelleri ve çoklu birim faaliyet aynı anda görüntülenmesi olanağı değerli küçük nöronal topluluklar etkinliklerini ve toplu nöronal ağlar arasındaki korelasyon kazandırabileceğini. Voltaj duyarlı boyalar, kalsiyum görüntüleme ve optogenetics29 ile birlikte yüzlü yaklaşımları kullanarak nörofizyoloji olayları çıkarım sağlar. Farmakolojik çalışmalar yanı sıra, kayıt ve stimülasyon aynı sistem ile gerçekleştirme imkanı MEA kayıt tekniği çok güçlü ve çok yönlü yapar: Örneğin, sinaptik plastisite olayları incelemek mümkündür epilepsi ve çok çeşitli beyin bozukluklarının tedavisi için DBS ilgili çekirdek bellek oluşumu30burada anlatılan neuromodulation protokolleri kullanarak. Epilepsi araştırma, altta yatan bu yıkıcı hastalık temel mekanizmaları anlamak için her ikisi de çok değerli onun usefulness MEA kayıt tekniği başarıyla insan epileptik beyin doku16 için uygulanabilir son kanıtı gösterir ve bunu iyileştirmek için DBS algoritmaları ince ayar yapmak için.
Ancak, beni takip Elektrofizyoloji deneyler, bir batık kayıt odasının gereksinimi ve beyin icar gerekliliği nedeniyle beyin dilimleri için 'limit' koşullarda gücü geri kalanı üzerinde katı substrat dilim nereye mikro elektrot entegre edilmiştir. Böylece, beyin dokusu sırayla kayıtları kalitesini etkileyebilir yeterli oksijen kaynağı alamayabilir.
Burada açıklanan iletişim kuralı güvenilir bir şekilde kayıt ve ictogenesis akut tüp bebek 4AP modelini kullanarak Guinan birleştiğinde kemirgen limbik ağlarında çalışma ve değerlendirme için ilgili bilgi sağlayan uzun süreli dönemini elektrik stimülasyon, devam etmek izin verir DBS politikaları.
Önceki çalışmalarda epileptik limbik ağların geleneksel alan potansiyel kaydı kullan seçeneğine göre elektrik neuromodulation üzerinde fare ya da sıçan beyin dilimleri ile benzer sonuçlar24,25kullandık; ama sıçan beyin doku kullanımı daha, makul fareler7' den elde edilen beyin dokusu ile karşılaştırıldığında daha zayıf bağlantısı nedeniyle zor oldu. MEA tekniği ile ilgili olarak, fare beyin dilimler onların daha küçük boyutu sayesinde en uygun olur. Ayrıca, ictal benzeri deşarj oluşumunu daha yüksek oranda sıçan beyin dokusu ile Mouse göz önüne alındığında, bu önemli ölçüde daha fazla beyin dilimleri sırayla veri toplama daha hızlı ve daha verimli yapar, bir deneysel gün boyunca test etmek ve olabilir mümkündür kullanılan hayvan sayısını azaltın.
Önemi ile ilgili mevcut yöntemler:
Burada açıklanan özel odası kullanarak kaydedilen ictal deşarj süresi ve bu geleneksel MEA halka odası ve aynı MEA türünü (düzlemsel mikro-elektrotlar, bkz. 17) kullanarak gözlenen gerçekleşme oranı benzer görünüyor. Ancak, ne zaman nedeniyle geleneksel yuvarlak kayıt odası neuromodulation başarılı peşinde engelleyebilir düşük perfüzyon oranı (1 mL/dk), birlikte kullanarak deneyler beyin dilim kalınlığı önemli ölçüde azaltılmalıdır vurguladı gerekir kötü bağlantı için.
Bu protokol için bir düşük hacimli özel kayıt odası tarafından yama-kelepçe kayıt odası tasarım ilham için MEA kayıtların peşinde başarılı önemlidir istikrarlı ve güvenilir laminar akış sağlar; Ayrıca doku canlılığı ve iç bağlantı arasında adil bir denge elde etmek için beyin dilim kalınlığı 400 µm için artan sağlar. Bu gerçekten de tanınır odası kayıt çözümünüzde o laminar akış sıcaklık, oksijen, etkilenmez ve daire-akışında gözlenen pH degradeler yuvarlak kayıt beri beyin dilim Elektrofizyoloji için son derece arzu edilir Chambers'ı19,20,31 (ticari olarak mevcut MEA ile sağlanan olanlar gibi). Böyle degradeler deneysel önyargı tanıtmak ve aynı zamanda beyin dilim için zararlıdır. Nispeten küçük hacimli (~1.5 mL) ile birlikte bir yüksek perfüzyon oranı (5-6 mL/dk)16,31 kayıt odaları perfüzyon orta yeterli alışverişi için izin (≥3 kez / dk). Özel odası-ebilmek var olmak kolayca uygun bir fiyata ticari kaynaklardan elde edilen veya şirket içinde 3D baskı teknolojisi kullanılarak üretilen. Diğer çalışmalar MEA kayıtları konvansiyonel MEA halka odası ACSF birim için 1 mL tutmak ve bir yüksek perfüzyon oranı (5-6 mL/dk) zorlamayı kullanarak 400 µm kalınlığında insan beyni dilimleri16 düşük gürültü Peristaltik pompa yardımı ile bildirdin. Ancak, yazarlar daha az önemli artışlar ekstraselüler K+ konsantrasyon içeren ephaptic mekanizmaları daha 4AP modeli etkisinde olası olan ictogenesis, Yani, düşük Mg2 +, farklı bir model kullanmış 11 , 22. bir yüksek perfüzyon oranı 4AP modelinde, büyük olasılıkla kayıt ACSF16önemli ölçüde artırılması gerekebilir birikmiş ekstraselüler K+, hızlı yıkama nedeniyle arzu değil bulduk. Oysa tam gelişmiş deşarj sağlam Tonik-klonik bileşenleri sergilenmesi döndüğünde geri aslında, ictal olaylar ASCF perfüzyon hız 2-3 mL/dk için yükseltilmiştir ve beyin dilim kalın bir ACSF tabaka tarafından batık daha 'yığın halinde' ortaya çıktı Katman doku yüzey (veri gösterilmez) sağda daha düşük bir perfüzyon oranı (1 mL/dak) ve ince bir ACSF. Bu protokol için açıklanan özel kayıt odası perfüzyon orta 3 - 5 kez alışverişi sağlar / dk 1 mL/dk akış hızında. Böylece, genel oksijen beyin dilimlere şiddetle hala istikrarlı bir sıcaklık ve yüksek sinyal gürültü oranı kayıt garanti ederken bile nispeten düşük perfüzyon oranlarda artırıldı. En önemlisi, fizyolojik bir değere ekstraselüler K+ konsantrasyonu tutmak mümkündür.
İctogenesis 4AP model ACSF iyonik kompozisyon, düşürücü Mg2 + veya artan K+, gibi herhangi bir önemli değişiklik gerektirmez ve eksitatör ve inhibitör yayınlar olduğu gibi tutmak benzersiz avantajı sunuyor 12, glutamatergic ve GABAergic epileptiform eşitleme (bkz. 7) ağlarında çok önemli rolü ışığında epilepsi araştırma son derece alakalı bir yönü. Bu protokol için kullanılan 4AP ACSF fizyolojik bir K+ konsantrasyonu (3.25 mM) ve biraz daha düşük bir Mg2 + konsantrasyon holding ACSF (1.3 mM karşı 1 mM) daha içerir. Bu konsantrasyon hala Mg2 + konsantrasyonunun kemirgen CSF bildirilen fizyolojik değerleri içinde düşer ve (örneğin bkz:17,18) birçok laboratuvarlarda kullanılır. Açıklanan Protokolü amaç için bulduk Bu hafif düşüş etkisini 4AP yardım etmek için tercih edilmektedir.
Ne zaman zaten içinde kayıt odası17,18yerleştirildi önceki çalışmalarda, 4AP beyin dilime uygulanmıştır. Deneyci 4AP uygulama ve epileptiform desenleri başlangıcı arasındaki zaman gecikme süresi gözlemlemek gereken sürece, biz bu yaklaşım oldukça zaman alıcı ve uzun süreli kayıt ve stimülasyon oturumları takip etmek uygun değil bulmak Bu protokol için nitelendirdi. Beyin dilimler halinde 4AP 32 ° c ön kuluçka beyin dilimleri diğer doku bölümlerde kullanarak deneme takip serisi önceden tedavi olabilir bu yana çok deneysel zaman, tutumlu sağlar.
Beyin dilimleri uzun süreli canlılığı ağ özellikleri vadede analiz etmek yararlı olabilir. Ayrıca, tekrarlanan elektrik stimülasyonu için onların Gelişmiş esneklik büyük avantajı ise deneyci aynı beyin dilim istatistiksel sağlamlık için gerçekleştirilmesi gereken birkaç stimulasyon protokolleri karşılaştırmak istiyor. Bizim ellerde 3 stimulasyon protokolleri sınarken, her bir denetim aşaması öncesinde ve bir kurtarma aşaması gelir, deney 3-5 h sürebilir. Bu bağlamda, canlı MEA eşleme doğru yolu etkinleştirmek ve bastırmak yerine ictogenesis elektriksel stimülasyon ile iyilik için önemlidir. Bizim kullanıcı dostu GUI elektrotlar farklı beyin yapıları eşlemek için hızlı, basit ve esnek bir araç temsil eder. Ticari yazılım aksine, özel MEA düzenler bile temel programlama becerileri ile eklemek mümkündür. Görüntüleri parlak alanında elde edilebilir; Böylece, iyi bir çözünürlük ve bir mikroskobunun uyan herhangi bir genel amaçlı kamera uygundur. Ters bir mikroskop ondan beri bunlar doku altında dik bir mikroskop kullanarak gizlenmiş olabilir microelectrodes konumuna göreli olarak beyin dilim görselleştirmek için esastır. Ancak, bir stereo mikroskop ters türünün yanı sıra deneyci belirli nöronal yolları bozmaya bıçak-keser gerçekleştirmek için gereksinim duyduğu önerilir.
Son olarak, önerilen yaklaşım daha fazla avantajı özel kayıt odası ve holding Odaları, sıcak banyo ve dilim çapa yanı sıra bir pahalı gereksiz kullanımı gibi gerekli araçlarının çoğu ucuz ve nispeten kolay montaj olduğunu düşük gürültü Peristaltik pompa.
Teknik sınırlamaları:
MEA kayda çok yavaş dalgalar, Yanigörselleştirme izin vermiyor, DC sinyal kaydırır. Bu tür temel deplasmanlar asimptotik ictal deşarj süresi ölçümü yardımcı olabilir ve en önemlisi, onlar kortikal yayılan depresyon (epilepsi32 ani beklenmedik ölümü ile ilgilidir ve paylaşılan bir fenomen incelemek için temel epilepsi ve Migren33arasında).
Elektrik neuromodulation ile ilgili olarak, burada açıklanan protokol beyin dilim canlılığı etkilemeden birçok stimülasyon oturumu performans sağlar. İlâ 3 stimülasyon seans 20-45 dk, önceki çalışma25' ne rapor edilir benzer başarılı bir şekilde gerçekleştirebilir. Beyin dilimleri muhtemelen daha yüksek sayıda stimülasyon oturumları veya daha uzun stimulasyon protokolleri dayanmak rağmen biz beyin dilimleri bu konuda did değil sınav. Stimülasyon Protokolü 3 sayısını sınırlayacak ve Önleme kurtarma uyarıcı çekilmesi üzerine eksikliği kadar bu sınır koşullar altında tutulan beyin dokusunun önemli ölçüde stres (≥60 min) stimülasyon oturumları uzun süreli tavsiye ediyoruz.
Protokol içindeki kritik adımlar:
Çeşitli kritik faktörler kayıt başarılı peşinde ve modülasyon MEA için birleştiğinde beyin dilimleri epileptiform aktivite engelleyebilir. Yanı sıra kullanılan kemirgen türler ve beyin dilimleri, kayıt sırasında perfüzyon oranı kalitesini ve ACSF akış dinamikleri (i.e., Laminer daire karşı) kayıt odası içinde bu kurtarma şartları bulduk ve beyin dilimleri uzun vadeli bakım yanı sıra 4AP uygulama modu en önemli adım vardır.
Bir batık holding odası kullanırken beyin dilimleri beyin doku ağ etkinliğini korumak ve ictal benzeri deşarj indüksiyon 4AP uygulama tarafından lehine oda sıcaklığında saklamak çok önemlidir. Bizim ellerimizde kurtarma ve bakım 32 ° C'de 3-4 h Dilimleme içinde beyin dokusu bozulmuştur.
Kuluçka beynin dilim içinde 4AP-ACSF, oda sıcaklığında ve kayıt 32 ° c olduğunu, ancak, arzu değil. Bu durumda sağlam Nükseden ictal deşarj gözlemleyerek birçok zorlukları bulduk. Gerçekten de, 20-24 ° C aralığında düşük sıcaklıklarda nemlendirin veya bile her iki içinde vitro34 ve in vivo354AP kaynaklı ictogenesis önlemek için rapor edilmiştir. Böylece, 4AP kuluçka ve kayıt sıcaklıklar 30-34 ° C içinde kalan gerekir ve uyumlu olması gerekir. Hyperexcitability aynı anda indüksiyon nedeniyle çok fazla stres altında beyin dokusu 4AP ve beyin dilimleri ani maruz kalma tarafından Oda sıcaklığından sıcak (32 ° C) 4AP-ACSF için koyarak önlemek için bir ara ısınma önceden gerçekleştirmek için esastır adım ve 20-30 dk. bu adımı atlamak için 32 ° C'de holding ACSF de beyin dilimleri alıştırmak izin ictogenesis indüksiyon 4AP tarafından etkileyebilir.
Belirtilmesi gereken bir başka yönü Dilimleme sonra ACSF D-glikoz konsantrasyonu önemlidir. 25 mM konsantrasyon beyin dilimleri birçok laboratuvarlarda kullanılan 10 mM konsantrasyonu daha iyi korur ve ayrıca ictal faaliyetle logosuna 2 kat daha hızlıdır, oluşumunu oranını artırır (böylece, deneysel uzun bir dizi takip kolaylaştırır iletişim kuralları'nda birkaç beyin dilimleri her gün).
Son olarak, bazı önemli ince detaylar Dilimleme işlemi sırasında söylenmesi gerekir. İlk olarak, izin vermez sağlam beyin ve ACSF kesme soğukta donarak beyin dilimleri. Beyin için soğutma < 2 dk yeterli fare beyni küçük boyutlarını düşünürsek. Doku bölümler hemen oda sıcaklığında durulama Şişeler için arabellek tepsiden aktarılmalıdır. Kesme durulama ACSF aksi halde yüksek Sükroz konsantrasyon dilimleri holding odası naylon mesh sopa beyin yapacak çok önemlidir. Etkili bir şekilde doku durulama için holding ACSF aşırı kontamine değil böylece transfer pipet kesme ACSF içeriği en aza indirmek önemlidir. 2 aşamalı durulama kirlenme minimize yardımcı olur. Dilimleme işlemi tamamlandıktan sonra doku bölümler hemen durulama kadehler nerede yumuşak naylon mesh askıya yarı-şekilde ACSF doku oksijenasyonu her iki tarafta sağlar holding holding odasına aktarılmalıdır. Aynı prensip Dilimleme prosedürü izleyerek tüm aşamalarında uygulanması gereken: beyin dilimleri kabı dibinde oturup hiç, holding chambers kenarlarına temas olmaması gerekir ve onlar asla birbirlerine temas halinde olmalıdır ne de üst üste.
Değişiklikler ve sorun giderme:
ACSF kompozisyon deneyci'nın ihtiyaçlarına göre değiştirilebilir. Örneğin, uyuşturucu belirli nörotransmitter veya iyon kanalları için elektrik neuromodulation etkinliğini incelemek için eklenebilir. Her ne kadar biz bir güçlü nöroprotektif rol sarfetmek bulmak Ayrıca, Pirüvik ve askorbik asit (bkz. Tablo 2), atlanabilir. Bu iletişim kuralı ve nasıl onlarla başa çıkmak karşılaşılan en yaygın sorunların Tablo 3 ' te rapor.
Sonuç:
MEA kayıt hiç şüphesiz sağlık ve hastalığında nöronal ağların etkileşimleri yönelik olarak çok değerli bir tekniktir. Farmakolojik çalışmalar yanı sıra, epilepsi ve diğer nörolojik bozukluklar uygulanan DBS alakalı elektrik neuromodulation protokolleri değerlendirmek mümkündür. Bu protokol için biz bu geleneksel hücre dışı alan potansiyel kaydı ile elde edilen benzer sonuçlar ile tipik periyodik stimülasyon deneyler çoğaltmak mümkün ve dış elektrotlar uyarıcı olduğunu göstermiştir. Artan durumu ticari kullanıcı dostu ekipman ve gelişmiş yazılım araçları yapmak MEA kayıt tekniği geçici stimülasyon beyin dokusu ve için sağlamak için kapalı çevrim stimülasyon deneyler için de uygundur geri bildirim mekanizmaları için nöronal ağ yanıt katkısını araştırmak.

Epilepsi kontrolsüz beyin1yol hayati, ilerleyici bir hastalıktır; hastalık ve önemli sosyal stigma2,3en yüksek yükünü arasında taşır. TLE olduğunu en sık Sendromu (% 40) ve en sık (~ % 30) anti-epileptik ilaçlar4dayanıklı. Epileptogenic dokusunun cerrahi ablasyon hastanın durumu iyileştirmek iken, tüm hastalarda mümkün değildir ve tamamen nöbet özgür hayat5garanti değil. Farmakolojik tedavi veya Nöroşirürji olmadığın zaman uygun modülasyon tarafından elektrik DBS epileptik limbik ağların gelecek vaat eden bir yaklaşımdır.
Onlar, en azından bölümü, özgün mimarisi ve beyin bağlantısı içinde korumak sağlık ve hastalık6 nasıl nöronal ağlar işlevinde vitro Elektrofizyoloji teknikleri sayesinde eğitim için değerli bir araç kemirgen beyin dilimleri şunlardır faiz (ROI) Region(s). Özellikle, yatay kombine hippocampus entorhinal korteks (Hipokampus-EC) dilimleri temel nöronal ağlar TLE içinde yer alan oluşturan ve bu nedenle düzenli olarak vitro TLE araştırma7' istihdam edilmektedir.
Nöbet benzeri aktivite akut indüklenen beyin dilimler halinde yapay serebrospinal potasyum8,9,10, artırırken magnezyum azalan gibi sıvı (ACSF), iyonik bileşimi değiştirerek veya inhibitör GABAergic aktivite engellemesi gibi farmakolojik manipülasyon yoluyla (11 kapsamlı bir inceleme için bkz.). Ancak, bu modeller üzerinde uyarma ve inhibisyon değişiklik dengesiz temel alır; Böylece, bunlar etkileşim ve uyumlu ictogenesis eksitatör ve inhibitör ağlarına katkısını izin vermez. Beyin dilim konvülsanların uyuşturucu 4AP ile sürekli perfüzyon geliştirir böylece sinirsel aktivite genel olarak sağlam tutarken akut ictogenesis çalışmaya izin eksitatör ve inhibitör neurotransmission12.
Bana gözlem noktaları nerede mekansal kısıtlamalar olabilir elektrotlar sınırlamak geleneksel hücre dışı alan potansiyel kaydı ile karşılaştırıldığında daha fazla sayıda gelen nöronal networks tarafından üretilen elektriksel aktivite kayıt izin beyin dilim yüzeyde ağırladı. Ayrıca, MEA fiş avantajı izleme yayma için çok yararlı olan bilinen arası elektrot mesafe teklif ve kaydedilen sinyalleri seyahat hızı değerlendirmek. Her ne kadar başlangıçta kültürlü nöronlar13,14kayıt için tasarlanmış, bana şimdi de kemirgen insan ve15 16elde edilen akut beyin dilimleri Elektrofizyolojik özellikleri tanımlamak için kullanılır. Böylece, epilepsi araştırma bağlamında, özünde nöronal ağlar etkileşimlerin ictogenesis16,17,18kesin olarak belirlemek için değerli bir araç beni temsil eder.
Ancak, MEA kayıt doğal olarak elde etmek veya uzun (birkaç saat) deneysel protokoller boyunca istikrarlı epileptiform desen Bakımı teknik zorluklar taşır. İlk olarak, doku oksijenasyonu olmayabilir büyük içinde yeterli ve yoksul sinyal-gürültü oranı ve sıcaklık istikrarsızlık etkileyebilir iken batık tipi kayıt odası19,20 piyasada bulunan Guinan, tipik yuvarlak yüksek perfüzyon oranı zaman (6-10 mL/dak) kayıt kalitesini (örneğin teknik Isıtma ve perfüzyon ekipman21tarihinde bkz: Notlar) oksijen beyin dilim için geliştirmek için kullanılır. İkinci, tekrarlayan deşarj gibi epileptiform deşarj, yüksek frekans bileşenleri featuring zor batık tipi kayıt odaları19kullanırken gözlenir; Akut epileptiform desen kimyasal olarak indüklenen ve ephaptic mekanizmaları, içerir bu 4AP model22 için olduğu gibi özellikle durum böyle (11 kapsamlı bir genel bakış için bkz:). Bu sınırlamaları aşmak için çeşitli stratejiler araştırmacılar tarafından önerilmiştir. Örneğin, beyin dilim kalınlığı (≤300 µM) ve alan17,18 azaltırken perfüzyon oranı19,20 artan dokulara yeterli oksijen kaynağı elde etmek çok önemli faktörlerdir. Ayrıca, gelişmiş beyin dilim canlılığı da her iki taraf18beyin dokusundan Ventriküler sağlayan delikli bana (pMEAs), kullanarak yapılabilir.
Açıklanan yaklaşımları önemli ölçüde beyin dilimleri kaydından MEA fizibilite düzeldi ise, onlar karşı (birkaç saat) uzun süreli sınanmamıştır ikinci önemli bir temsil eden kayıt ve elektrik stimülasyon oturumları beyin dokusu için stres. Uzun süreli kayıt oturumları meydana çıkarmak mümkün olmazdı epileptiform desen özellikleri zaman içinde evrim çalışmaya tarafından kısa vadeli ölçümleri gerekebilir. DBS araştırma bağlamında, uzun süreli deneysel protokoller değerlendirmek ve aynı beyin dilim içinde birkaç stimülasyon paradigmalar etkileri karşılaştırmak için gerekli olabilir.
Genellikle sadece spontan elektriksel aktivitenin kaydedilmesi, yatırım Getirisi açısından elektrot eşleme gerektiğinde sonsal, Yani, veri çözümlemesi sırasında yapılır; Bunun yerine, çalışma uyarılmış yanıtların veya elektrik neuromodulation paradigmaların hızlı ve kolay canlı elektrot eşleme deney sırasında ihtiyaç dikte Uyarım belirli ROI(s) için teslim edilmesini gerektirir.
Burada, indüksiyon ve yetişkin kemirgen beyin dilimleri istikrarlı 4AP uyarılan epileptiform desende için sağlar basit bir deneysel protokol göstermektedir. Gözlenen etkinliğin sadakatle bu modelin Elektrofizyolojik özellikleri geleneksel ekstraselüler Elektrofizyoloji yöntemlerle karakterize olarak ürer. Birkaç saat boyunca devam ederse ve sürekli elektrik stimülasyonu için tekrarlanan uzun süreli dönemini outlasts. En uygun çözüm döviz kuru ve laminar akış (şekil 1B) için izin veren bir özel kayıt odası olabilir Oysa eskiden korumak ve beyin dilimleri kuluçkaya chambers kolayca standart laboratuvar malzemeleri (şekil 1A), kullanarak monte edilebilir ticari kaynaklardan elde veya uygun bir fiyata 3D baskı teknolojisi kullanarak. Hızlı eşleme için gerçek zamanlı izleme ve uyarıcı elektrotlar seçimi için ROI(s), mapMEA, serbestçe elde edilebilir üzerinde rica adlı özel bir kullanıcı dostu GUI mümkün olmaktadır.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57548/57548fig1.jpg"> Şekil 1: özel cihazları için bu protokolü. (A) salonları kurtarma, önceden ısınma ve 4AP ön kuluçka için bir ölçek ve Petri kabına kullanarak monte edilir holding. Petri kabına kırıcı çapı küçük olmalıdır ve yerde şırınga lavabo pompası aracılığıyla düzenlenmektedir. Petri kabına alt Petri kabına kenarında üzerine cyanoacrylate ile yapıştırılmış bir naylon kafes (yumuşak çoraplar) ile değiştirilir. Oksijen bükülmüş spinal iğne (22 G), Petri kabına duvarlar ve kabı arasında eklenen üzerinden sağlanır. Kabarcıklar kabı ve asla ulaşmak beyin dilim deplasman önlemek için naylon mesh kısmından çıkan. Petri kabına üst kapak ACSF buharlaşma önlemek ve oksijen doygunluğu korumak için kullanılabilir. (B) özel kayıt odası. In: Isıtma kanül ve referans elektrot için giriş haznesi. Çıkış: çıkış rezervuar emme iğne karşılamak için. Rec: kayıt odası. (C) cam Pasteur pipet, yangın parlatma tarafından kıvrılmış kullanılan doku ve kayıt odası içinde konumunu ayarlamak için. (D) özel dilim hold-down çapa. Kayıt odası (E) son montaj MEA çip monte edilmiş. Yerde çapa tarafından düzenlenen alt üzerine bir beyin dilim aittir. Kırmızı daire referans elektrot, ACSF giriş Ivanhoe tarafından batık bir doymuş KCl Pelet gösterir, ancak kırmızı ok Isıtma kanül kapsayan PTFE boru gösterir. Mavi ok çıkış rezervuar emme iğneyi belirtir. <a href="/files/ftp_upload/57548/57548fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1112">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">Poly-D-Lysine&#160;</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">P7886</td>
			<td style="width:607px;">Needed for MEA coating</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">NaCl</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td>S9888</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">KCl</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">P9541</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">KH2PO4</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">795488</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">CaCl2*2 H2O</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">C3306</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">D-Glucose</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">RDD016</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">NaHCO3</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">S5761</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">MgCl2*6 H2O</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">M2670</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">MgSO4*6 H2O</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">M5921</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sucrose</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">RDD023</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Pyruvic Acid, 98%&#160;</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">107360</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">4-aminopyridine</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">A78403</td>
			<td>Convulsant drug</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">STG-2004</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;">STG4004-1.6mA</td>
			<td>4-channel stimulus generator with voltage (&#177;8 V) and current output (&#177;1.6 mA)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">MEA1060</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;">N/A</td>
			<td>MEA amplifier</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:233px;">planar MEA</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;">60MEA500/30iR-Ti w/o ring</td>
			<td>Must be without ring to allow using the custom recordingchamber</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:233px;">McRack</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td>Recording software</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:233px;">McStimulus II</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td>STG4004 control software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">TC02</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;">TC02</td>
			<td>2-channel thermostat</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">PH01</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;">PH01</td>
			<td>Heating perfusion canula</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">MPH&#160;</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;">MPH&#160;</td>
			<td>Magnetic holder for PH01 and suction needle</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">Elastostil E43</td>
			<td style="width:145px;">Wacker</td>
			<td style="width:127px;">E43</td>
			<td>Elastomeric sealant used to mount the custom recording chamber onto the MEA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">MEA Custom Chamber</td>
			<td style="width:145px;">Crisel Instrument</td>
			<td style="width:127px;">SKE-chamber MEA</td>
			<td>Custom recording chamber</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:22px;">Ag/AgCl electrode, pellet, 1.0 mm&#160;</td>
			<td style="width:145px;">Crisel Instrument</td>
			<td>64-1309</td>
			<td>Reference electrode for the custom recording chamber</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">Tergazyme</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td>Z273287-1EA</td>
			<td>Enzymatic cleaner</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">MATLAB</td>
			<td style="width:145px;">The Mathworks</td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td>Programming environment for electrodemapping</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">VT1000S</td>
			<td style="width:145px;">Leica Biosystems</td>
			<td style="width:127px;">VT1000S</td>
			<td>Vibratome</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;"></td>
			<td style="width:145px;">Warner Instruments</td>
			<td style="width:127px;">64-1309</td>
			<td>Ag-AgCl Electrode Pellet 1.0 mm (E205). Reference electrode.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

recording and modulation of epileptiform activity in rodent brain slices coupled to microelectrode arrays

Temporal lob epilepsi (TLE) en yaygın kısmi karmaşık epileptik sendromu ve ilaçlar için az duyarlı olduğunu. Farmakolojik tedavi kesildiğinde veya Nöroşirürji tavsiye edilmez derin beyin stimülasyonu (DBS) gelecek vaat eden bir yaklaşımdır. Akut beyin dilimleri elektrot dizilerin (ölçü) birleştiğinde nöronal ağ etkileşimleri ve onların modülasyon tarafından elektriksel stimülasyon eğitim için değerli bir araç temsil eder. Geleneksel ekstraselüler kayıt teknikleri ile karşılaştırıldığında, daha fazla sayıda gözlem noktaları ve bilinen bir elektrot arası mesafe, Elektrofizyolojik hızını ve yayılma yolunu eğitim izin ekledi avantajları sağladıkları sinyalleri. Ancak, kayıt, düşük sinyal-gürültü oranı ve deneysel sıcaklık daha yüksek titreşimler pahasına gelir yüksek perfüzyon hızı gerektiren MEA sırasında doku oksijenasyonu büyük ölçüde bozulmuş olabilir. Elektriksel stimülasyon daha da uzun süreli kayıt/stimülasyon dönemini takip zorlaştırır beyin dokusu vurguluyor. Ayrıca, belirli yapıları/yollar elektrot eşleme kolayca ve hızlı bir şekilde canlı deneme sırasında gerçekleştirilmesini gerektiren beyin dilim içinde hedeflemek beyin dilim faaliyet elektrik modülasyon ihtiyacı var. Burada, 4-aminopyridine (4AP) kayıt ve elektrik modülasyon gerçekleştirmek nasıl göstermek-kemirgen beyin dilimleri kullanarak düzlemsel Guinan epileptiform aktivite indüklenen. Biz fare elde edilen beyin dokusu sıçan beyin dokusu daha iyi performans ve böylece daha iyi MEA deneyleri için uygun gösteriyor. Bu iletişim kuralı oluşturma ve sadakatle geleneksel alan potansiyel kaydı ile gözlenen Elektrofizyolojik özellikleri üretir, birkaç saat boyunca devam ederse ve outlasts bir istikrarlı epileptiform desen bakımından sürekli garanti eder elektriksel stimülasyon uzun dönemler için. Doku canlılığı deneme boyunca laminar akış ve hızlı çözüm alışverişi bile, düşük (1 mL/dk) için perfüzyon oranları izin veren bir küçük hacimli özel kayıt odası kullanımı sayesinde elde edilir. Hızlı MEA eşleme gerçek zamanlı izleme ve seçim uyarıcı elektrot için özel grafik kullanıcı arabirim (GUI) tarafından gerçekleştirilir.

Watch this Scientific Journal Video about Recording and Modulation of Epileptiform Activity in Rodent Brain Slices Coupled to Microelectrode Arrays at JoVE.com

Recording and Modulation of Epileptiform Activity in Rodent Brain Slices Coupled to Microelectrode Arrays

4 aminopyridine uyarılan epileptiform aktivite kayıt ve elektrik modülasyon elektrot dizileri kullanma kemirgen beyin dilimler halinde gerçekleştirme göstermektedir. Özel kayıt odası doku canlılığı uzun süreli deneysel oturumları boyunca korur. Elektrot eşleme yaşamak ve uyarıcı çiftlerinin seçimi özel bir grafik kullanıcı arabirimi tarafından yapılmaktadır.

Kayıt ve modülasyon Epileptiform aktivite elektrot dizilerin birleştiğinde kemirgen beyin dilimleri içinde

Temporal lobe epilepsy (TLE) is the most common partial complex epileptic syndrome and the least responsive to medications. Deep brain stimulation (DBS) ...

recording-modulation-epileptiform-activity-rodent-brain-slices

Research

JoVE Journal

Neuroscience

14.5K Görüntüleme.  Istituto Italiano di Tecnologia. 4 aminopyridine uyarılan epileptiform aktivite kayıt ve elektrik modülasyon elektrot dizileri kullanma kemirgen beyin dilimler halinde gerçekleştirme göstermektedir. Özel kayıt odası doku canlılığı uzun süreli deneysel oturumları boyunca korur. Elektrot eşleme yaşamak ve uyarıcı çiftlerinin seçimi özel bir grafik kullanıcı arabirimi tarafından yapılmaktadır.

Video: Recording and Modulation of Epileptiform Activity in Rodent Brain Slices Coupled to Microelectrode Arrays

DiOLISTIC Labeling of Neurons from Rodent and Non-human Primate Brain Slices

DiOLISTIC staining uses the gene gun to introduce fluorescent dyes, such as DiI, into neurons of brain slices (Gan et al., 2009; O'Brien and Lummis, 2007; Gan et al., 2000). Here we provide a detailed description of each step required together with exemplary images of good and bad outcomes that will help when setting up the technique. In our experience, a few steps proved critical for the successful application of DiOLISTICS. These considerations include the quality of the DiI-coated bullets, the extent of fixative exposure, and the concentration of detergent used in the incubation solutions. Tips and solutions for common problems are provided. This is a versatile labeling technique that can be applied to multiple animal species at a wide range of ages. Unlike other fluorescent labeling techniques that are limited to preparations from young animals or restricted to mice because they rely on the expression of a fluorescent transgene, DiOLISTIC labeling can be applied to animals of all ages, species and genotypes and it can be used in combination with immunostaining to identify a specific subpopulation of cells. Here we demonstrate the use of DiOLISTICS to label neurons in brain slices from adult mice and adult non-human primates with the purpose of quantifying dendrite branching and dendritic spine morphology.

We demonstrate the use of the gene gun to introduce fluorescent dyes, such as DiI, into neurons in brain slices from rodents and non-human primates of different ages. In this particular case, we use adult mice (3-6 months old) and adult cynomologus monkeys (9-15 years old). This technique, originally described by the laboratory of Dr. Lichtman (Gan et al., 2000), is well suited for the study of dendritic branching and dendritic spine morphology and can be combined with traditional immunostaining, if detergents are kept at a low concentration.

Kemirgen Nöronlar ve Sigara insan Primate Beyin Slices DiOLISTIC Etiketleme

DiOLISTIC staining uses the gene gun to introduce fluorescent dyes, such as DiI, into neurons of brain slices (Gan et al., 2009; O'Brien and Lummis, 2007; ...

Nörobilim

Vibrodissociation of Neurons from Rodent Brain Slices to Study Synaptic Transmission and Image Presynaptic Terminals

Mechanical dissociation of neurons from the central nervous system has the advantage that presynaptic boutons remain attached to the isolated neuron of interest. This allows for examination of synaptic transmission under conditions where the extracellular and postsynaptic intracellular environments can be well controlled. A vibration-based technique without the use of proteases, known as vibrodissociation, is the most popular technique for mechanical isolation. A micropipette, with the tip fire-polished to the shape of a small ball, is placed into a brain slice made from a P1-P21 rodent. The micropipette is vibrated parallel to the slice surface and lowered through the slice thickness resulting in the liberation of isolated neurons. The isolated neurons are ready for study within a few minutes of vibrodissociation. This technique has advantages over the use of primary neuronal cultures, brain slices and enzymatically isolated neurons including: rapid production of viable, relatively mature neurons suitable for electrophysiological and imaging studies; superior control of the extracellular environment free from the influence of neighboring cells; suitability for well-controlled pharmacological experiments using rapid drug application and total cell superfusion; and improved space-clamp in whole-cell recordings relative to neurons in slice or cell culture preparations. This preparation can be used to examine synaptic physiology, pharmacology, modulation and plasticity. Real-time imaging of both pre- and postsynaptic elements in the living cells and boutons is also possible using vibrodissociated neurons. Characterization of the molecular constituents of pre- and postsynaptic elements can also be achieved with immunological and imaging-based approaches.

This report demonstrates a technique for mechanical isolation of individual viable neurons retaining attached presynaptic boutons. Vibrodissociated neurons have the advantages of rapid production, excellent pharmacological control and improved space-clamp without influence from neighboring cells. This method can be used for imaging of synaptic elements and patch-clamp recording.

Kemirgen Beyin Dilimleri Nöronlar Vibrodissociation Sinaptik İletim ve Görüntü Presinaptik Terminalleri Eğitim

Mechanical dissociation of neurons from the central nervous system has the advantage that presynaptic boutons remain attached to the isolated neuron of ...

Recording and Analysis of Circadian Rhythms in Running-wheel Activity in Rodents

When rodents have free access to a running wheel in their home cage, voluntary use of this wheel will depend on the time of day1-5. Nocturnal rodents, including rats, hamsters, and mice, are active during the night and relatively inactive during the day. Many other behavioral and physiological measures also exhibit daily rhythms, but in rodents, running-wheel activity serves as a particularly reliable and convenient measure of the output of the master circadian clock, the suprachiasmatic nucleus (SCN) of the hypothalamus. In general, through a process called entrainment, the daily pattern of running-wheel activity will naturally align with the environmental light-dark cycle (LD cycle; e.g. 12 hr-light:12 hr-dark). However circadian rhythms are endogenously generated patterns in behavior that exhibit a ~24 hr period, and persist in constant darkness. Thus, in the absence of an LD cycle, the recording and analysis of running-wheel activity can be used to determine the subjective time-of-day. Because these rhythms are directed by the circadian clock the subjective time-of-day is referred to as the circadian time (CT). In contrast, when an LD cycle is present, the time-of-day that is determined by the environmental LD cycle is called the zeitgeber time (ZT).
Although circadian rhythms in running-wheel activity are typically linked to the SCN clock6-8, circadian oscillators in many other regions of the brain and body9-14 could also be involved in the regulation of daily activity rhythms. For instance, daily rhythms in food-anticipatory activity do not require the SCN15,16 and instead, are correlated with changes in the activity of extra-SCN oscillators17-20. Thus, running-wheel activity recordings can provide important behavioral information not only about the output of the master SCN clock, but also on the activity of extra-SCN oscillators. Below we describe the equipment and methods used to record, analyze and display circadian locomotor activity rhythms in laboratory rodents.

Circadian rhythms in voluntary wheel-running activity in mammals are tightly coupled to the molecular oscillations of a master clock in the brain. As such, these daily rhythms in behavior can be used to study the influence of genetic, pharmacological, and environmental factors on the functioning of this circadian clock.

Kemirgenler Faaliyet teker Running kayıt ve Sirkadiyen Rhythms Analizi

When rodents have free access to a running wheel in their home cage, voluntary use of this wheel will depend on the time of day1-5. Nocturnal rodents, ...

Simultaneous Electrophysiological Recording and Micro-injections of Inhibitory Agents in the Rodent Brain

Here we describe a method for the construction of a single-use &#8220;injectrode&#8221; using commercially accessible and affordable parts. A probing system was developed that allows for the injection of a drug while recording electrophysiological signals from the affected neuronal population. This method provides a simple and economical alternative to commercial solutions. A glass pipette was modified by combining it with a hypodermic needle and a silver filament. The injectrode is attached to commercial microsyringe pump for drug delivery. This results in a technique that provides real-time pharmacodynamics feedback through multi-unit extracellular signals originating from the site of drug delivery. As a proof of concept, we recorded neuronal activity from the superior colliculus elicited by flashes of light in rats, concomitantly with delivery of drugs through the injectrode. The injectrode recording capacity permits the functional characterization of the injection site favoring precise control over the localization of drug delivery. Application of this method also extends far beyond what is demonstrated here, as the choice of chemical substance loaded into the injectrode is vast, including tracing markers for anatomic experiments.

Here, we craft a glass pipette with dual functions: inhibition of deep brain structures by microinjections of drugs and real-time monitoring of their effects through simultaneous electrophysiological recordings.

Eşzamanlı Elektrofizyolojik Kayıt ve kemirgen Beyindeki inhibitör Ajanların Mikro-enjeksiyon

Here we describe a method for the construction of a single-use &#8220;injectrode&#8221; using commercially accessible and affordable parts. A probing ...

Recording Synaptic Plasticity in Acute Hippocampal Slices Maintained in a Small-volume Recycling-, Perfusion-, and Submersion-type Chamber System

Even though experiments on brain slices have been in use since 1951, problems remain that reduce the probability of achieving a stable and successful analysis of synaptic transmission modulation when performing field potential or intracellular recordings. This manuscript describes methodological aspects that might be helpful in improving experimental conditions for the maintenance of acute brain slices and for recording field excitatory postsynaptic potentials in a commercially available submersion chamber with an outflow-carbogenation unit. The outflow-carbogenation helps to stabilize the oxygen level in experiments that rely on the recycling of a small buffer reservoir to enhance the cost-efficiency of drug experiments. In addition, the manuscript presents representative experiments that examine the effects of different carbogenation modes and stimulation paradigms on the activity-dependent synaptic plasticity of synaptic transmission.

This protocol describes the stabilization of the oxygen level in a small volume of recycled buffer and methodological aspects of recording activity-dependent synaptic plasticity in submerged acute hippocampal slices.

Sinaptik plastisite akut Hipokampal dilimleri bir küçük hacimli geri dönüşüm-, perfüzyon- ve batma-tipi oda sistemi içinde tutulan kayıt

Even though experiments on brain slices have been in use since 1951, problems remain that reduce the probability of achieving a stable and successful ...

Evaluation of Synapse Density in Hippocampal Rodent Brain Slices

In the brain, synapses are specialized junctions between neurons, determining the strength and spread of neuronal signaling. The number of synapses is tightly regulated during development and neuronal maturation. Importantly, deficits in synapse number can lead to cognitive dysfunction. Therefore, the evaluation of synapse number is an integral part of neurobiology. However, as synapses are small and highly compact in the intact brain, the assessment of absolute number is challenging. This protocol describes a method to easily identify and evaluate synapses in hippocampal rodent slices using immunofluorescence microscopy. It includes a three-step procedure to evaluate synapses in high-quality confocal microscopy images by analyzing the co-localization of pre- and postsynaptic proteins in hippocampal slices. It also explains how the analysis is performed and gives representative examples from both excitatory and inhibitory synapses. This protocol provides a solid foundation for the analysis of synapses and can be applied to any research investigating the structure and function of the brain.

A protocol for accurately identifying and analyzing synapses in hippocampal slices using immunofluorescence is outlined in this article.

Hipokampal kemirgen beyin dilimleri dansitesi Synapse değerlendirilmesi

In the brain, synapses are specialized junctions between neurons, determining the strength and spread of neuronal signaling. The number of synapses is ...

Quantifying Subcellular Ubiquitin-proteasome Activity in the Rodent Brain

The ubiquitin-proteasome system is a key regulator of protein degradation and a variety of other cellular processes in eukaryotes. In the brain, increases in ubiquitin-proteasome activity are critical for synaptic plasticity and memory formation and aberrant changes in this system are associated with a variety of neurological, neurodegenerative and psychiatric disorders. One of the issues in studying ubiquitin-proteasome functioning in the brain is that it is present in all cellular compartments, in which the protein targets, functional role and mechanisms of regulation can vary widely. As a result, the ability to directly compare brain ubiquitin protein targeting and proteasome catalytic activity in different subcellular compartments within the same animal is critical for fully understanding how the UPS contributes to synaptic plasticity, memory and disease. The method described here allows collection of nuclear, cytoplasmic and crude synaptic fractions from the same rodent (rat) brain, followed by simultaneous quantification of proteasome catalytic activity (indirectly, providing activity of the proteasome core only) and linkage-specific ubiquitin protein tagging. Thus, the method can be used to directly compare subcellular changes in ubiquitin-proteasome activity in different brain regions in the same animal during synaptic plasticity, memory formation and different disease states. This method can also be used to assess the subcellular distribution and function of other proteins within the same animal.

This protocol is designed to efficiently quantify ubiquitin-proteasome system (UPS) activity in different cellular compartments of the rodent brain. Users are able to examine UPS functioning in nuclear, cytoplasmic and synaptic fractions in the same animal, reducing the amount of time and number of animals needed to perform these complex analyses.

Subcellular Ubiquitin ölçümü-kemirgen beyinde proteasom aktivitesi

The ubiquitin-proteasome system is a key regulator of protein degradation and a variety of other cellular processes in eukaryotes. In the brain, increases ...

Stereotaxic Surgery for Implantation of Microelectrode Arrays in the Common Marmoset (Callithrix jacchus)

Marmosets (Callithrix jacchus) are small non-human primates that are gaining popularity in biomedical and preclinical research, including the neurosciences. Phylogenetically, these animals are much closer to humans than rodents. They also display complex behaviors, including a wide range of vocalizations and social interactions. Here, an effective stereotaxic neurosurgical procedure for implantation of recording electrode arrays in the common marmoset is described. This protocol also details the pre- and postoperative steps of animal care that are required to successfully perform such a surgery. Finally, this protocol shows an example of local field potential and spike activity recordings in a freely behaving marmoset 1 week after the surgical procedure. Overall, this method provides an opportunity to study the brain function in awake and freely behaving marmosets. The same protocol can be readily used by researchers working with other small primates. In addition, it can be easily modified to allow other studies requiring implants, such as stimulating electrodes, microinjections, implantation of optrodes or guide cannulas, or ablation of discrete tissue regions.

Stereotaxic Surgery for Implantation of Microelectrode Arrays in the Common Marmoset Callithrix jacchus

This work presents a protocol to perform a stereotaxic, neurosurgical implantation of&#160;microelectrode arrays in the common marmoset. This method specifically enables electrophysiological recordings in freely behaving animals but can be easily adapted to any other similar neurosurgical intervention in this species (e.g., cannula for drug administration or electrodes for brain stimulation).

Ortak Marmoset Mikroelektrot Dizileri İmplantasyonu için Stereotaksik Cerrahi (Callithrix jacchus)

Marmosets (Callithrix jacchus) are small non-human primates that are gaining popularity in biomedical and preclinical research, including the ...

Optogenetic Activation of Afferent Pathways in Brain Slices and Modulation of Responses by Volatile Anesthetics

Anesthetics influence consciousness in part via their actions on thalamocortical circuits. However, the extent to which volatile anesthetics affect distinct cellular and network components of these circuits remains unclear. Ex vivo brain slices provide a means by which investigators may probe discrete components of complex networks and disentangle potential mechanisms underlying the effects of volatile anesthetics on evoked responses. To isolate potential cell type- and pathway-specific drug effects in brain slices, investigators must be able to independently activate afferent fiber pathways, identify non-overlapping populations of cells, and apply volatile anesthetics to the tissue in aqueous solution. In this protocol, methods to measure optogenetically-evoked responses to two independent afferent pathways to neocortex in ex vivo brain slices are described. Extracellular responses are recorded to assay network activity and targeted whole-cell patch clamp recordings are conducted in somatostatin- and parvalbumin-positive interneurons. Delivery of physiologically relevant concentrations of isoflurane via artificial cerebral spinal fluid to modulate cellular and network responses is described.

Ex vivo brain slices can be used to study the effects of volatile anesthetics on evoked responses to afferent inputs. Optogenetics are employed to independently activate thalamocortical and corticocortical afferents to non-primary neocortex, and synaptic and network responses are modulated with isoflurane.

Beyin Dilimlerinde Afferent Yolakların Optogenetik Aktivasyonu ve Uçucu Anesteziklerle Yanıtların Modülasyonu

Anesthetics influence consciousness in part via their actions on thalamocortical circuits. However, the extent to which volatile anesthetics affect ...

Construction and Implementation of Carbon Fiber Microelectrode Arrays for Chronic and Acute In Vivo Recordings

Multichannel electrode arrays offer insight into the working brain and serve to elucidate neural processes at the single-cell and circuit levels. Development of these tools is crucial for understanding complex behaviors and cognition and for advancing clinical applications. However, it remains a challenge to densely record from cell populations stably and continuously over long time periods. Many popular electrodes, such as tetrodes and silicon arrays, feature large cross-diameters that produce damage upon insertion and elicit chronic reactive tissue responses associated with neuronal death, hindering the recording of stable, continuous neural activity. In addition, most wire bundles exhibit broad spacing between channels, precluding simultaneous recording from a large number of cells clustered in a small area. The carbon fiber microelectrode arrays described in this protocol offer an accessible solution to these concerns. The study provides a detailed method for fabricating carbon fiber microelectrode arrays that can be used for both acute and chronic recordings in vivo. The physical properties of these electrodes make them ideal for stable and continuous long-term recordings at high cell densities, enabling the researcher to make robust, unambiguous recordings from single units across months.

Construction and Implementation of Carbon Fiber Microelectrode Arrays for Chronic and Acute In Vivo Recordings

This protocol describes a procedure for constructing carbon fiber microelectrode arrays for chronic and acute in vivo electrophysiological recordings in mouse (Mus musculus) and ferret (Mustela putorius furo) from multiple brain regions. Each step, following the purchase of raw carbon fibers to microelectrode array implantation, is described in detail, with emphasis on microelectrode array construction.