Name: multi-electrode array recordings of neuronal avalanches in organotypic cultures
Uploaded: 2011-08-01T13:00:00
Duration: 16 min 1 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Multi-electrode Array Recordings of Neuronal Avalanches in Organotypic Cultures at JoVE.com

מחקר זה מומן על ידי מחלקת המחקר של תכנית עירונית (DIRP) של המכון הלאומי לבריאות הנפש, המכונים הלאומיים לבריאות.

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

אין ניגודי אינטרסים הכריז.

1. בעיות טכניות: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טכניקה סטרילית. הכנה של MEAs והכנת תרבות מבוצעות כל בתנאים סטריליים בתוך מכסה המנוע זרימה למינרית. אנטיביוטיקה, אשר משפיעים על הפעילות העצבית, אינן משמשות בכל עת במהלך תהליך הכנה התרבות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פלזמה / תרומבין קרישה ועמידה רקמה על ההישרדות MEA. הרקמה על MEA דורש איזון זהיר בין הזמן הדרוש קרישה פלזמה / תרומבין וזמן החשיפה רקמות לאווירה. זמן קצר סיכונים קרישה מוקדמת ניתוק של חלקים מן MEA, תוך חשיפה ממושכת אווירה מעוררת ניוון הרקמה. בגלל הכוח של הפתרון תרומבין קובע את המהירות של תהליך הקרישה, היא פרמטר חשוב מאוד בהצלחה מצרף, תרבויות בריא על פני השטח MEA. אנו משיגים את התוצאות הטובות ביותר באמצעות 1,000 יחידות (1KU: 1 יחידה NIH = 0.324 ± 0.073 מ&quot;ג). חשוב לציין, ערבוב שלם של התוצאות פלזמה / תרומבין פתרון קרישה הטרוגניות מרחבית קידום פלזמה נקרע במהלך culturing. &quot;חורים&quot; אלה פלזמה קשה להשפיע על בריאות תרבות לנתק את התרבות מן microelectrodes, ובכך להתפשר על איכות ההקלטה אלקטרו. עבודה עם לוחות קירור במהלך MEA / רקמה הרכבת מאטה את קרישת ומאפשר ערבוב אחיד של פתרון פלזמה / תרומבין ומיקום נכון של קטעים רקמות. באופן דומה, על ידי הוספת בינוני טיפות יחיד לחדר תרבות כדי להטביע את תרבות לאחר 5 דקות בלבד של קרישה, מקטינה באופן משמעותי את הסיכון של פלוגות רקמות עקב מתחים על פני השטח. תרבות מוצלח יהיה לרדד על MEA ומעט להרחיב מראה צמיחה בריאה במשך שבועות, ללא כל הסימנים העיקריים של מגע רקמות MEA שלם או התנוונות רקמות (למשל איור. 1D). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דיסקציה רקמות. סכינים מיקרו השתפרו מאוד בתהליך לנתיחה שלנו. אנו משתמשים כפולה גילוח קצה להבי (כלים המדע פיין - להבי אזמל שביר - 100050-00), שממנו אנו לפצל ~ 2 מ&quot;מ רוחב &quot;להבים&quot; באמצעות צבת, ולהחזיק אותם עם בעל אזמל. דגימות רקמה גזור מן הפרוסה העטרה באמצעות תנועה חלקה, חברת אנכי של הלהב ובכך מקטינים מאד את הלחץ המכני עקב משיכה של רקמה הכוללת שיפור הבריאות והתרבות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רקמות קירור. קירור נכון של פרוסות וחתכים רקמות במהלך הכנת חיוני להצלחת התרבות. אנו משתמשים מחוייט צלחות קר בנוי מרכיבים Peltier מצורף מתחת לדיסק מתכת. החום המיוצר על ידי אלמנט Peltier מוסר באמצעות טפטוף מים קרים. זה מצמצם מאוד זמן הכנה סטנדרטיזציה קירור במהלך כל שלב ההכנה (Dold מעבדות הנדסה 131 פלנטיישן ד&quot;ר Seguin, TX 78155;. (830) 560-1471)). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תנאי חממה. מחוייט עם חממה מדויק התנאים נדנדה פנימי כבר חיונית להצלחה שלנו בטיפוח פרוסות על MEAs. בהתבסס על מקורי בתוך הבית על ידי עיצוב Multichannelsystems (כרגע לא זמינים מסחרית), המכשיר נדנדה פנימי מורכב מגשי המצורפים שני גלגלים בצד גדול. מנועים דורך בקרות ממוחשבות לאפשר מסלול נדנדה מדויק (נדנדה זווית, מהירות נדנדה, ועל הפסקות לסירוגין). בסופו של דבר, תרבויות פרוסה צריכים להיות חשופים בינוני האווירה והתרבות לסירוגין איטי. הגישה המסורתית היא גישת למקום תרבויות פרוסה לתוך צינורות צרים לאט לסובב לאורך הציר הארוך ביותר שיש. הנה, סיבוב איטי אינו מייצר לחץ מכני בשל הסיבוב עצמו, את מהירות סיבוב גבוהה מספיק כדי להשיג אופטימלי &quot;האכלה / נשימה&quot; מחזור של כ 5-10 דקות משך. הפנים קומפקטית יותר של תא MEA, הנפח הכולל של סמ&quot;ק 2 ~, ואת התרבות קטנים, בינוניים בהיקף הנדרש עבור מיזוג בינוני על ידי הרקמה עצמה, מהווה אתגר משמעותי. מטלטלות MEA בין זווית ° ± ~ 70 (זמן המחזור: ~ 200 ים), להאט את מהירות הנדנדה כמו מעברים בין שלב תרבות האווירה נוזלי, ועצר את הנדנדה בזוויות קיצוניות של חשיפה ממושכת לאווירה יש היה חיוני להישרדות התרבות. </li></ol> 2. גיל התפתחותית של תרבויות קליפת ללמוד מפולות העצבית פרוסות חריפה של הקורטקס עכברוש נלקחים בדרך כלל על PND 0-1 ותרבותי במשך שבועות רבים על MEA. מחקרים מוקדמים הראו בבירור כי פרוסה אחת התרבויות קליפה, לאחר מספר שבועות במבחנה, לשמור על מבנה מרובד עם סוגי תאים לזיהוי כי ניתן להשוות בקלות בכיתות תא vivo 18,18-21. הארגון שכבתית זו במערכת במבחנה נעשה שימוש נוח ללמוד thalamicהעצבוב של קליפת המוח במהלך ההתפתחות 22-24, כמו גם על נהיגה מבנים קורטיקליים כגון בסטריאטום 25,26. למעשה, סגוליות ביצירת קשרים עצביים בתוך ועל פני אזורים במוח מאפשר בנייה של מערכות מורכבות במבחנה כי רבים לשחזר את מערכות ההקרנה מפורט, כגון זה של הגרעינים הבזליים, קליפת המעגלים 27-30. לאחר 4-6 שבועות במבחנה, יחיד פרוסות קליפת 31 פרוסות קליפת שיתוף תרבותי עם הסטריאטום 26 או 32 התלמוס להראות ספונטני למעלה ולמטה מדינות נמצא בדרך כלל החולדה urethane הרדים 33 in vivo. הארגון הזמני קנס של אלה מעלה מדינות הנושאת את סימן ההיכר של מקוננות θ-ו γ-תנודות מעיד על רשת בוגרים electrophysiologically של עצב פירמידליים מהיר spiking interneurons GABAergic 31. חשוב לציין, בהעדר גירוי D2 קולטן דופמין, ההבשלה של parvalbumin חיובי interneurons קליפת המוח מתפרסמים בהשהייה של כ -2 שבועות בתרבויות קליפת פרוסה 34. בקנה אחד עם ממצאים אלה, כמובן זמן התפתחותי של מקוננות-θ, β ו-γ-תנודות משתווה לזה in vivo כאשר פרוסות קליפת הם שיתוף תרבותי עם האזור tegmental הגחוני (VTA), אשר מכיל נוירונים דופאמינרגיים מקרין על קליפת המוח 6. מחקרים אלה מצביעים על כך כאשר לומדים מפולות העצבית, אשר מכריע תלוי עיכוב בוגרת GABAergic מהיר נמצאים בשכבות השטחיות של קליפת 2,4, בזהירות רבה יש לנקוט כדי להבטיח הבשלה תקינה של רקמת קליפת המוח. בעוד מפולות העצבית להתעורר בתרבויות קליפת יחיד במשך זמן של 2-5 שבועות, 4, כאשר נדרשת כמובן זמן התפתחותי זה תואם את התפתחות vivo, פרוסות קליפת צריך קולטן דופמין המתאים גירוי, למשל על ידי שיתוף culturing פרוסות קליפת המוח עם VTA 6.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><th> שם מגיב </th><th> חברה </th><th> מספר קטלוגי </th><th> הערות (אופציונלי) </th></tr><tr><td> מערך משולב multielectrode מישוריים </td><td> רב מערכות ( <a href="http://www.multichannelsystems.com">www.multichannelsystems.com</a> ) ALA מכשירים מדעיים (Www.alascience.com) </td><td> <a href="http://www.multichannelsystems.com/products-mea/product-details/products/158/20030ir-ito-wo.html">200/30iR-ITO-w/o</a> </td><td> טיטניום (פח) ניטרט אלקטרודות (30 מ&quot;מ קוטר) יש משטח גדול וכתוצאה מכך עכבה נמוכה (~ 1.5 kHz kΩ ב 1) ו מעולה בפס רחב, הקלטות (w / o - ללא טבעת) </td></tr><tr><td> לשכת זכוכית </td><td> www.aceglass.com </td><td> 7620-32 </td><td> גליל זכוכית משורשר </td></tr><tr><td> לשכת כובע </td><td> www.aceglass.com </td><td> 7622-114 </td><td> כובע פלסטיק עם טפלון להכניס </td></tr><tr><td> Sylgard 184 </td><td> www.wpiinc.com </td><td> SYLG184 </td><td> שני חלקים סיליקון אלסטומר </td></tr><tr><td> Poly-D-ליזין </td><td> סיגמא אולדריץ </td><td> P6407-5mg </td><td> γ-מוקרן, אבקת lyophilized, תאים בתרבית נבדק. מחדש עם 5 מ&quot;ל מים deionised לפני השימוש. </td></tr><tr><td> גיי של פתרון מאוזן מלח </td><td> סיגמא אולדריץ </td><td> G9779-500ml </td><td> סינון סטרילי ותרבותיים נבדק </td></tr><tr><td> עוף פלזמה </td><td> סיגמא אולדריץ </td><td> P3266-5 מ&quot;ל </td><td> Lyophilized מחדש, עם 5 מ&quot;ל מים deionized לפני השימוש. </td></tr><tr><td> תרומבין </td><td> סיגמא אולדריץ </td><td> T6634-1KU </td><td> מפלסמה שור, lyophilized בצורת אבקה. </td></tr><tr><td> סוס בסרום </td><td> סיגמא אולדריץ </td><td> H1138-100 מ&quot;ל </td><td> עדר התורם, מובטל חום, תרבית תאים שנבדקו </td></tr><tr><td> בינוני בסל הנשר </td><td> Invitrogen </td><td> 21010-046 </td><td> 1x, 500 מ&quot;ל - (+) מלחים של ארל, (-) L-גלוטמין), </td></tr><tr><td> האנק של בופר פתרון </td><td> Invitrogen </td><td> 24020-117 </td><td> 500 מ&quot;ל - (+) מגנזיום, (+) סידן, w / אדום פנול) </td></tr><tr><td> לשכת שקופיות </td><td> Lab-Tek-Slide לשכת w / לכסות (Nunc), סטרילי </td><td> 177429 </td><td></td></tr><tr><td> Uridine </td><td> סיגמא אולדריץ </td><td> U3003 </td><td></td></tr><tr><td> ARA-C ציטוזין-β-D-arabinofuranoside </td><td> סיגמא אולדריץ </td><td> C6645 </td><td></td></tr><tr><td> 5-fluoro-2&#39;-deoxyuridine </td><td> סיגמא אולדריץ </td><td> F0503 </td><td></td></tr></tbody></table>

multi-electrode array recordings of neuronal avalanches in organotypic cultures

קליפת המוח פעילה באופן ספונטני, גם בהיעדר קלט מסוים או פלט מוטורי. במהלך הפיתוח, פעילות זו חשובה ההגירה והבחנה של סוגי תאים בקליפת המוח ויצירת קשרים עצביים 1. ב החיה בוגרת, הפעילות השוטפת משקף את העבר את המצב הנוכחי של חיה שלתוכו גירויים חושיים משולבים בצורה חלקה לחשב פעולות עתידיות. לפיכך, הבנה ברורה של ארגון הפעילות השוטפת ספונטנית, כלומר היא תנאי הכרחי כדי להבין תפקוד הקורטקס. טכניקות הקלטה רבים עולה כי הפעילות השוטפת בקליפת המוח מורכב של נוירונים רבים שפעילותם הפרט transiently סכום לאירועים גדולים יותר ניתן להבחין בפוטנציאל השדה המקומי (LFP) עם microelectrodes תאיים, או אלקטרואנצפלוגרם (EEG), magnetoencephalogram (MEG ), ואת האות מודגש בהדמיה מגנטית תפקודית (fMRI). LFP היא כיום שיטת הבחירה כאשר לומדים הפעילות העצבית האוכלוסייה עם רזולוציה של זמן ומרחב גבוהה בקנה מידה mesoscopic (כמה אלפי נוירונים). בשלב microelectrode תאית, מסונכרן מקומית הפעילות של הנוירונים כתוצאה בשכנות מרחבית ב deflections המהירה LFP עד כמה מאות מיקרוולטים. כאשר באמצעות מערך של microelectrodes, ארגונים של סטיות כאלה יכולים להיות במעקב בנוחות במרחב ובזמן. מפולות העצבית לתאר את ארגון בקנה מידה משתנה spatiotemporal של הפעילות העצבית במוח מתמשך 2,3. הם ספציפית בשכבות השטחיות של קליפת הוקמה במבחנה 4,5, in vivo בחולדה הרדים 6, ועל הקוף ער 7. חשוב לציין כי שני המחקרים תיאורטיים ואמפיריים 2,8-10 מראים כי מפולות העצבית מצביעים על הדינמיקה מאוזנת להפליא מצב קריטי של קליפת המוח אשר מייעל העברת המידע ועיבוד מידע. כדי ללמוד את המנגנונים של פיתוח מפולת תחזוקה העצבית, ורגולציה, בהכנות במבחנה מועילים מאוד, מאחר שהם מאפשרים להקלטות פעילות יציבה מפולת בתנאים מבוקרים בדיוק. הפרוטוקול הנוכחי מתאר כיצד ללמוד מפולות העצבית במבחנה על ידי ניצול של הפיתוח שכבה שטחית organotypic תרבויות קליפה, תרבויות פרוסה כלומר, גדל על, מערכים מישוריים microelectrode משולב (MEA, וראו גם 11-14).

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

Multi-electrode Array Recordings of Neuronal Avalanches in Organotypic Cultures

דרך חזקים כדי ללמוד מפולות העצבית, כלומר בקנה מידה משתנה במרחב ובזמן פרצי פעילות, מעיד על דינמיקה מצב קריטי בקליפת המוח. מפולות לצאת באופן ספונטני בפיתוח בשכבות השטחיות של קליפת תרבותי המאפשר לטווח ארוך מדידות של הפעילות עם מערכים מישוריים משולב רב אלקטרודה (MEA) בתנאים מבוקרים בדיוק.

Multi-אלקטרודה מערך הקלטות של מפולות העצבית תרבויות Organotypic

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Multielectrode Array Recordings of the Vomeronasal Epithelium

מערך Multielectrode הקלטות של האפיתל Vomeronasal

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

Organotypic Hippocampal Slice Cultures

Organotypic Slice תרבויות בהיפוקמפוס

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

Organotypic Cerebellar Cultures: Apoptotic Challenges and Detection

תרבויות cerebellar Organotypic: אתגרים אפופטוטיים וזיהוי

Organotypic cultures of neuronal tissue were first introduced by Hogue in 1947 1,2 and have constituted a major breakthrough in the field of neuroscience. ...

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

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

פורסים תרבויות Organotypic של המוח התיכון הגחון עובריים: מערכת מחקר ופיתוח עצבי דופאמין במבחנה</em

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

The Analysis of Purkinje Cell Dendritic Morphology in Organotypic Slice Cultures

הניתוח של מורפולוגיה דנדריטים סלולרי פורקינג&#39; בתרבויות Slice Organotypic

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

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

קלטות אלקטרו כפולות של תגובות Astroglial ועצביות עוררו-synaptically בפרוסות ביפוקמפוס חריפות

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

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

הליך השתלת מערכים מאורגנים של Microwires להקלטות יחידה אחת בAwake, מתנהגת בעלי חיים

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

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

עיצוב וייצור של Ultralight משקל, בדיקות Multi-אלקטרודה מתכוונן לקלטות אלקטרו בעכברים

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

Paired Whole Cell Recordings in Organotypic Hippocampal Slices

הקלטות תא כל לזווג בפרוסות בהיפוקמפוס Organotypic

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

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

חוקר התחדשות פונקציונלית בחוט השדרה שיתוף תרבויות Organotypic גדלו על מערכים רב-אלקטרודה

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