Çok Kuyulu Mikroelektrot Dizilerinde İnsan İn Vitro Nöral Kültürlerinin Odaklanmış Ultrason Nöromodülasyonu

Odaklanmış ultrason nöromodülasyonu. Bu heyecan verici alan, devam eden çalışmaların bir konusudur Odaklanmış ultrason alanında, belirli bir uygulama için en uygun stimülasyon parametreleri genellikle bilinmemektedir. Bu çalışma, nöronlar üzerinde ampirik in vitro testler yoluyla bu parametrelerin sistematik olarak belirlenmesini amaçlamaktadır.

Bu yöntem, araştırmacının genetik ve farmasötik olarak değiştirilmiş nöronların yanıtlarını analiz etmesini sağlayarak ses nöromodülasyonunun odağının altında yatan nöronal mekanizmayı araştırabilir. Gömülü mikro elektrot dizileri veya MEA'ya sahip 24 oyuklu bir nöron kültürü plakasında tek bir kuyuyu doldurmak için kültür ortamını aspire etmeye başlamak. 300 mililitre gazdan arındırılmış ve deiyonize su hazırladıktan sonra, odaklanmış ultrason veya FUS dönüştürücü konisine dikkatlice doldurun.

Özelleştirilmiş bir dişli çubuk kullanarak, 3D baskılı tutucuyu bir çerçeveye sabitleyin. Çerçeveyi, FUS dönüştürücünün kafası uyarılacak kuyunun üzerinde olacak şekilde konumlandırın. Ortamı ve insan kaynaklı pluripotent kök hücreleri veya HIPSC'leri içeren 24 oyuklu MEA plakası üzerindeki kuyu üzerinde paraformu sabitlemek için bir lastik bant kullanın.

Dönüştürücü güç çıkışında veya TPO kontrol panelinde FUS parametrelerini ayarlayın. Ekranda çeşitli parametrelerin değerleri belirtilir. Daha sonra, kuyu üzerindeki paraformun üzerine birleştirme jeli uygulayın ve FUS dönüştürücüsünü, jel ile minimum hava kabarcığı ile temas etmesini sağlayacak şekilde bağlantı jeline indirin.

TPO'daki sağ alt düğmeye basarak FUS sonikasyonunu başlatın ve nöronların temel duruma dönmesine izin vermek için her sonikasyon turu arasında en az beş dakika bekleyin. Bağlantı uygunsa, FUS sistemi tarafından üretilen tetikleme darbesi, FUS stimülasyon dizisini MEA kaydıyla otomatik olarak hizalayacaktır. FUS ile ilişkili ateşleme hızındaki değişikliğe bağlı olarak transfer verileriyle FUS sonikasyon süresini okuyarak sinyali analiz edin.

FUS odak noktası, hem termo kromatik levhalar üzerinde hem de su hidrofon taraması yoluyla görselleştirilerek karakterize edildi. Filtreleme, eşikleme ve ateşleme hızının hesaplanması dahil olmak üzere işlem sonrası adımlar, FUS'un neden olduğu nöronal aktivite değişikliklerini ortaya çıkarmak için ortamdan gelen gürültüyü filtreledi. Raster grafikleri, her kanalda tespit edilen ani artışları gösterdi.

Ateşleme hızı grafiği, seçilen stimülasyon parametrelerinin nöronal ateşleme hızını arttırdığını gösterdi. FUS öncesi ateşleme hızı 140 hertz iken, FUS sonrası ateşleme hızı sürekli dalga FUS ile 786 hertz idi. FUS sonikasyon modunun değiştirilmesi, nöronların başlangıç durumlarına dönmeden önceki süreyi de değiştirdi.

Dönüştürücüyü paraform arayüzüne yerleştirirken kabarcık oluşumunu dikkatlice en aza indirmek çok önemlidir. Diğer bir husus, dönüştürücüye iletilen elektrik gücüdür. Güç, bir etkiyi indükleyecek kadar yüksek olmalı, ancak dönüştürücü veya hücre hasarına neden olmayacak kadar düşük olmalıdır.

Bu teknik, Parkinson hastalığını ve diğer nörolojik bozuklukları tedavi etmek için optimal stimülasyon parametresini tanımlayabilir ve geri dönüşü olmayan hasar, uzun iyileşme ve rehabilitasyon süresi dahil olmak üzere invaziv cerrahi ile ilişkili riski ortadan kaldırabilir. Klinik deneyler de dahil olmak üzere gelecekteki çalışmalarda güvenliği sağlamak için mekanizmasını ortaya çıkarmak ve klinik öncesi optimizasyonu kontrol etmek için daha fazla çaba sarf edilmesi gerekmektedir.