Name: intact histological characterization of brain-implanted microdevices and surrounding tissue
Uploaded: 2013-02-11T12:00:00
Duration: 11 min 31 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Intact Histological Characterization of Brain-implanted Microdevices and Surrounding Tissue at JoVE.com

Все эксперименты были проведены под руководством Уход Purdue животных и Комитетом по эксплуатации и программа лабораторных животных в Университете Пердью. Эта работа была организована Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) Microsystems Technology Office (МТО), под эгидой доктора Jack W. Джуди (jack.judy @ darpa.mil) в рамках Программы Расписание нейронных технологий, через Космический центр и Naval Warfare Systems Command (SPAWAR) Системы (SSC) Тихоокеанского грант № N66001-11-1-4013. Авторы хотели бы поблагодарить Михаила Слипченко, Don Ready, Грег Рихтера, Aaron Taylor, и Кевин Eliceiri для обмена опытом микроскопии.

<ol>
	<li>Schwartz, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+Neural+Prosthetics.">Cortical Neural Prosthetics.</a> Annual Review of Neuroscience. 27, 487-507 (2004).</li><li>Normann, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Technology+Insight:+future+neuroprosthetic+therapies+for+disorders+of+the+nervous+system.">Technology Insight: future neuroprosthetic therapies for disorders of the nervous system.</a> Nature Clinical Practice Neurology. 3, 444-452 (2007).</li><li>Rousche, P., Normann, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronic+recording+capability+of+the+Utah+Intracortical+Electrode+Array+in+cat+sensory+cortex.">Chronic recording capability of the Utah Intracortical Electrode Array in cat sensory cortex.</a> Journal of Neuroscience Methods. 82, 1-15 (1998).</li><li>Koivuniemi, A., Wilks, S. J., Woolley, A. J., Otto, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multimodal,+longitudinal+assessment+of+intracortical+microstimulation.">Multimodal, longitudinal assessment of intracortical microstimulation.</a> Prog. Brain Res. 194, 131-144 (2011).</li><li>Otto, K. J., Rousche, P. J., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstimulation+in+auditory+cortex+provides+a+substrate+for+detailed+behaviors.">Microstimulation in auditory cortex provides a substrate for detailed behaviors.</a> Hearing Research. 210, 112-117 (2005).</li><li>Drake, K., Wise, K., Farraye, J., Anderson, D., BeMent, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+of+planar+multisite+microprobes+in+recordingextracellular+single-unit+intracortical+activity.">Performance of planar multisite microprobes in recordingextracellular single-unit intracortical activity.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 35, 719-732 (1988).</li><li>Liu, X., 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=Stability+of+the+interface+between+neural+tissue+and+chronically+implanted+intracortical+microelectrodes.">Stability of the interface between neural tissue and chronically implanted intracortical microelectrodes.</a> IEEE Trans. Rehab. Eng. 7, 315-326 (1999).</li><li>Williams, J. C., Hippensteel, J. A., Dilgen, J., Shain, W., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complex+impedance+spectroscopy+for+monitoring+tissue+responses+to+inserted+neural+implants.">Complex impedance spectroscopy for monitoring tissue responses to inserted neural implants.</a> J. Neural Eng. 4, 410-423 (2007).</li><li>Polikov, V., Tresco, P., Reichert, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Response+of+brain+tissue+to+chronically+implanted+neural+electrodes.">Response of brain tissue to chronically implanted neural electrodes.</a> Journal of Neuroscience Methods. 148, 1-18 (2005).</li><li>Szarowski, D. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+responses+to+micro-machined+silicon+devices.">Brain responses to micro-machined silicon devices.</a> Brain Research. 983, 23-35 (2003).</li><li>McConnell, G. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implanted+neural+electrodes+cause+chronic,+local+inflammation+that+is+correlated+with+local+neurodegeneration.">Implanted neural electrodes cause chronic, local inflammation that is correlated with local neurodegeneration.</a> J. Neural Eng. 6, 056003 (2009).</li><li>Holecko, M. M., Williams, J. C., Massia, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+of+the+intact+interface+between+neural+tissue+and+implanted+microelectrode+arrays.">Visualization of the intact interface between neural tissue and implanted microelectrode arrays.</a> J. Neural Eng. 2, 97-102 (2005).</li><li>Pierce, A. L., Sommakia, S., Rickus, J. L., Otto, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thin-film+silica+sol-gel+coatings+for+neural+microelectrodes.">Thin-film silica sol-gel coatings for neural microelectrodes.</a> J. Neurosci. Methods. 180, 106-110 (2009).</li><li>Wilks, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Poly(3,4-ethylene+dioxythiophene)+(PEDOT)+as+a+micro-neural+interface+material+for+electrostimulation.">Poly(3,4-ethylene dioxythiophene) (PEDOT) as a micro-neural interface material for electrostimulation.</a> Frontiers in Neuroengineering. 2, (2009).</li><li>Johnson, M. D., Otto, K. J., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeated+voltage+biasing+improves+unit+recordings+by+reducing+resistive+tissue+impedances.">Repeated voltage biasing improves unit recordings by reducing resistive tissue impedances.</a> IEEE Trans Neural Syst. Rehabil. Eng. 13, 160-165 (2005).</li><li>Otto, K. J., Johnson, M. D., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Voltage+pulses+change+neural+interface+properties+and+improve+unit+recordings+with+chronically+implanted+microelectrodes.">Voltage pulses change neural interface properties and improve unit recordings with chronically implanted microelectrodes.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 53, 333-340 (2006).</li><li>Hama, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scale:+a+chemical+approach+for+fluorescence+imaging+and+reconstruction+of+transparent+mouse+brain.">Scale: a chemical approach for fluorescence imaging and reconstruction of transparent mouse brain.</a> Nature Neuroscience. 14, 1481-1488 (2011).</li><li>Woolley, A. J., Desai, H. A., Steckbeck, M. A., Patel, N. K., Otto, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+characterization+of+the+brain-microdevice+interface+using+Device+Capture+Histology.">In situ characterization of the brain-microdevice interface using Device Capture Histology.</a> Journal of Neuroscience Methods. 201, 67-77 (2011).</li><li>Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole+Animal+Perfusion+Fixation+for+Rodents.">Whole Animal Perfusion Fixation for Rodents.</a> J. Vis. Exp. (65), e3564 (2012).</li><li>Li, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+labeling+and+visualization+of+blood+vessels+with+lipophilic+carbocyanine+dye+DiI.">Direct labeling and visualization of blood vessels with lipophilic carbocyanine dye DiI.</a> Nature Protocols. 3, 1703-1708 (2008).</li><li>Clendenon, S. G., Young, P. A., Ferkowicz, M., Phillips, C., Dunn, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+Tissue+Fluorescent+Imaging+in+Scattering+Specimens+Using+Confocal+Microscopy.">Deep Tissue Fluorescent Imaging in Scattering Specimens Using Confocal Microscopy.</a> Microscopy and Microanalysis. 17, 614-617 (2011).</li><li>Wilks, S. J., Richner, T. J., Brodnick, S. K., Kipke, D. R., Williams, J. C., Otto, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Voltage+Biasing,+Cyclic+Voltammetry,+&amp;+Electrical+Impedance+Spectroscopy+for+Neural+Interfaces.">Voltage Biasing, Cyclic Voltammetry, &amp; Electrical Impedance Spectroscopy for Neural Interfaces.</a> J. Vis. Exp. (60), e3566 (2012).</li></ol>

Авторы не имеют соответствующих раскрытий заявить, финансовых или иным образом.

&quot;Устройство-захват Гистология&quot; (DCHist) метод позволяет продемонстрировали здесь близко гистологические оценки морфологически сохранившихся взаимодействия между мозговой ткани и ткани имплантаты. Коллекция тканей DCHist требует тщательного разделения черепа монтажа компонентов устройства от компонентов, имплантированных в мозг. DCHist также требует коллекция толстых гистологического среза ткани (&gt; 250 мкм). Эти срезы ткани, когда-то помечены, очищено, установлены и отображаемого, может дать новые идеи в травме имплантации или последующего хронического ответ на пребывающего устройств. Используя передовые инструменты микроскопии, интерфейс между тканью и устройства могут быть выявлены и проанализированы в высокой детализации, как показано на рисунках 3-5. Представленные методы в их нынешнем виде полагаться на способность медленно раскопки далеко headcap из двух частей стоматологического цемента и Kwik-Sil до точки имплантации устройства.Использование зубной цемент, который может быть сгорел или иным образом удалена и ясно эластомера кремния, через которую маленькие ножницы можно руководствоваться визуально значительно помочь в успешной отделения имплантированного устройства из его черепа монтажа компонентов. Попытка сократить устройство под черепом и выше мозга для того, чтобы собрать его на месте не рекомендуется, так как череп монтажа имплантатов будут выведены из мозга значительную сумму. Несмотря на то, тоньше, меньше имплантатов, таких как одного МЭС хвостовик от NeuroNexus Technologies, наиболее пригодны для DCHist, принципы не ограничиваются одной черенки устройства или микроэлектрода массивов. Сбор и визуализация стратегии широко применимо к мульти-хвостовик устройств и больших имплантатов, таких как канюли, с требованиями том, что они должны быть отделены от любых черепа крепления и собранные в толстые раздела тканей. Хотя авторы сосредоточены на анализе тканейокружающей корковой имплантатов, устройств приводится глубже в мозг также может быть собрана и образ. Глубина установки имплантата не должно влиять на захват имплантата в кусочек условии, что устройство не отклоняются дико от известных угол введения. Ограничения существуют для полезного применения DCHist метод. Срезы головного мозга ткани сложно изображения через сотни микрометров, особенно в районах с белым веществом, хотя и оптических решений очистки может значительно улучшить изображение глубинах в различных тканях 21. Для дальнейшего улучшения визуализации глубины, двухфотонного возбуждения микроскопия может быть использована вместе с оптического просветления описано. Другим потенциальным ограничением описанный метод может быть конкретным флуоресцентные методы иммуногистохимии и антител, используемых исследователями. Пассивная диффузия обычно управляет включением этих маркеров через фиксированные ткании на сайты связывания антигена. Конечные концентрации рабочей антител должны быть определены исследователями на индивидуальной основе максимального проникновения этикетки, избегая при этом высокий уровень фона маркировки. Антитела маркировка не должна быть переменной между слоями, которые обрабатываются одинаково, но разные антитела могут значительно различаться по своей способности проникать и отметить их антигенов, антител с некоторыми антигенами легко маркировке многих сотен микрометров глубокие и другие маркировки антигенов всего несколько десятков микрометров глубины. Мы описываем улучшения этой диффузии с применением антител этикетки при более высоких концентрациях, чем обычные, за несколько дней применения, и в растворе, содержащем разбавленной моющим средством и блокирование сыворотки. Периодически листать ломтиками также способствует даже маркировки. Антиген поиска шаги и альтернативные процессы фиксации (например, глутаральдегида, микроволновая печь и т.д.) могут быть неподходящими для специфических антигенов. Вторичные антитела fluorochРим конъюгаты также могут варьироваться в их исполнении маркировки толстым слоем, хотя это не наблюдался авторами использовании Alexa Fluor этикетки от Invitrogen. Кроме того, трансгенные животные субъектов выразив флуоресцентных белков в клетке типов проценты могут быть использованы, чтобы избежать проблем с проникновением антитела этикетки, так как многие флуоресцентные белки, такие как EGFP, сохраняют свою флуоресценции после обработки формальдегидом, и может быть сразу же визуализируются в срезах тканей. DCHist представляет собой мощный набор методов для захвата и анализа воздействия имплантированных микроустройств на ткани головного мозга. Соединение этой гистологической протокол с оценкой в естественных условиях электрофизиологии качества и сопротивление электрода данных 22 может значительно улучшить наше понимание биологических источников изменчивости физиологии и деградации. Области имплантированного нейронных протезов, в частности, могут извлечь выгоду из подробного DCHist IMAненности ВИЧ варьируется от неповрежденного устройства / ткань интерфейса сообщить дальнейшее развитие биологически нейтральными устройств МПС.

Поле neuroprosthetic исследований направлена ​​на оказание помощи лицам, страдающим от различных ограниченными возможностями и нарушениями в обход больных или поврежденных структур в организм через ЦНС взаимодействия устройств 1,2. Brain-имплантированных микроустройств, таких как массивы микроэлектродов (МПС), может быть использован для записи или стимулировать мозговые структуры, и таким образом позволяют установить долгосрочные интерфейсов между электроникой и ЦНС ткани 3-5. Проникающие МПС, устройства, которые приводятся в ткани головного мозга, занимать определенные надежды как двунаправленный интерфейс связи с непосредственной близостью, в которой они представят электродов относительно небольшой набор близлежащих нейронов 6. Тем не менее, сложная ткань ответов результатом долгосрочной имплантации проникающего МПС, что часто приводит к переменным и постепенно унижающие электрофизиологических сигнал-шум в течение нескольких дней до нескольких месяцев, и увеличение электрического импедансаANCE между электродом сайтов и наземные 7,8. Предполагаемый происхождение этих изменений включают активацию микроглии, реактивные астроцитоз по микроустройств, и потеря или миграции нейронов из ткани, окружающие в имплантированных устройств 9-11. Одна из основных задач для понимания этих изменений тканей вокруг хронический, МПС проникновения трудности в захвате гистологические данные нетронутыми интерфейс тканей, окружающих хронически имплантированными устройствами 12. Гистологический анализ тканей с устройством / ткань интерфейс все еще присутствует бы улучшить текущее устройство удаления гистологического протоколов. С спокойно устройства, оставшиеся в тканях, биологическое воздействие сравнительно тонкие взаимодействия, такие, как использование биосовместимых покрытий 13,14 или электрической очистки поверхности электрода 15,16, могли бы быть отображены и проанализированы в связи с имплантатом. Hпрежде чем мы демонстрируем метод для сбора, обработки, и изображение нетронутым интерфейс микроустройство для подробного микроскопии на основе анализа окружающие ткани головного мозга. В этом методе, устройство и окружающие ткани собираются в толстых (&gt; 250 мкм) тканей секции, используя vibratome. Для улучшения гистологической проникновения метки в эти толстые ломтики, люминесцентные гистохимических и иммуногистохимических этикетки применяется при высокой концентрации в растворах, содержащих блокирование сыворотке крови и моющих средств за несколько дней. Оптическое решение очистки используется для улучшения глубины микроскопии изображений, и ткань устанавливается в 2-сторонней камеры для последующей лазерной сканирующей конфокальной микроскопии 17. Для получения полного гистологического интерфейс, управляемый компьютером поступательного этапе используется во время съемки для сбора Z-Stack панорамы по длине имплантата. В дополнение к визуализации применяются ткани этикетки, сбор лазерного отражения назад от имплантатови пропускание света через ткань, как помочь локализовать интерфейс устройства по отношению к окружающим тканям. Ткань подготовлены с использованием этой «Device-Capture Гистология&quot; (DCHist) протокол обеспечивает изображение доступ к морфологически сохранившихся тканей / устройства взаимодействия, и таким образом улучшает предыдущее устройство удаления гистологического протоколов 18.

<table border="1"><tbody><tr><td></td><td></td><td></td><td> Реагенты </td></tr><tr><td> Hoechst 33342 </td><td> Invitrogen </td><td> 14533 </td><td> ДНК-маркеров </td></tr><tr><td> Кролик против Iba1 </td><td> Вако (Япония) </td><td> 019-19741 </td><td> Моноциты антител </td></tr><tr><td> Стоматологическая акриловая </td><td> Стоматологическая Lang (различных дистрибьюторов) </td><td> Jet протезов порошок Ремонт и жидких </td><td> Headcap строительства </td></tr><tr><td> Kwik-Sil </td><td> Инструменты Всемирной Precision </td><td> Kwik-SIL </td><td> Покрытие подвергается черепных имплантатов </td></tr><tr><td> Нормальной козьей сывороткой </td><td> Джексон ImmunoResearch </td><td> 005-000-121 </td><td> Ткань обработки </td></tr><tr><td> Triton X-100 </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> X100-500мл </td><td> Ткань обработки </td></tr><tr><td> Мочевина </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> U4883 </td><td> Очистка решения </td></tr><tr><td> Глицерин </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> G20225 </td><td> Очистка решения </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Оборудование </td></tr><tr><td> Изогнутые микро-ножниц </td><td> Инструменты Всемирной Precision </td><td> 14208 </td><td> Резка имплантатов перед удалением мозга </td></tr><tr><td> Лезвия для бритвы </td><td> Ted Pella </td><td> (Разных размеров) </td><td> Для использования с блока мозга </td></tr><tr><td> Акриловые мозга Matrice </td><td> Ted Pella </td><td> 15054 </td><td> Мозг блока для создания начальной плоскости в ткани </td></tr><tr><td> Пластиковые горки </td><td> Ted Pella </td><td> 260225 </td><td> Монтаж ткани </td></tr><tr><td> Крышка стекла </td><td> Ted Pella </td><td> (Разных размеров) </td><td> Монтаж ткани </td></tr><tr><td> Электрод массивов </td><td> NeuroNexus технологий </td><td> (Различных конструкций) </td><td> Пример МПС </td></tr><tr><td> Vibratome </td><td> Leica </td><td> VT1000 S </td><td> Конкретные системы, используемые в предложенном методе </td></tr><tr><td> Vibratome лезвия </td><td> (Различных поставщиков) </td><td></td><td> Сбор ломтики </td></tr><tr><td> 24-луночные планшеты </td><td> (Различных поставщиков) </td><td></td><td> Хранение и обработка срезы тканей </td></tr><tr><td> Конфокальной микроскопии с моторизованной XY сканирования этапе </td><td> Carl Zeiss микроскопии </td><td> Zeiss LSM 710 и «дзен-2010» программное обеспечение </td><td> Конкретные системы, используемые в предложенном методе </td></tr><tr><td> Паяльник </td><td> (Различных поставщиков) </td><td></td><td> Экскаваторы headcap </td></tr></tbody></table>

intact histological characterization of brain-implanted microdevices and surrounding tissue

Исследования в области разработки и использования мозг имплантировали микроустройств, таких как массивы микроэлектродов, направлена ​​на производство клинически значимых устройств, которые взаимодействуют с хроническими окружающие ткани. Ткани, окружающие эти имплантаты, как полагают, реагируют на присутствие устройства в течение долгого времени, которая включает в себя формирование изоляционного &quot;глиальных рубцов&quot; вокруг устройства. Тем не менее, гистологический анализ этих изменений тканей, как правило, производится после культивирующий в искусственной среде устройства, в процессе, который может привести к нарушению морфологии ткани интерес. Здесь мы показываем протокол, в котором корково-имплантированных устройств собираются нетронутыми в окружающие ткани грызунов мозга. Мы опишем, как, когда перфузия фиксатором, мозг удаляют и нарезанные таким образом, чтобы избежать культивирующий в искусственной среде устройства. Мы выделяем флуоресцентные маркировки антител и оптические методы очистки полезен для создания информативной, но толстые тканираздел. Наконец, мы демонстрируем монтажа и обработки изображений этих срезов тканей для исследования биологических интерфейсов мозг вокруг имплантированных устройств.

Brain-имплантированных МЭС могут быть собраны в срезах тканей, сначала отделение любого черепа монтажа компонентов из мозга встроенных компонентов. Рисунке 2а приведены результаты удаления одной стороне зубного headcap цемента и часть Kwik-Sil окружающих MEA кабеля на крысах черепа. Паяльник был использован, чтобы удалить зубной цемент и Kwik-Sil в вытяжном шкафу. Кабели и любого не-имплантированных структур МПС следующий вырезать микро-ножницы медленно раскопки через Kwik-Sil вниз к поверхности неподвижной мозга. После нарезки, маркировки и очистки ткани, простые заказные слайды полезны для монтажа ломтики толщиной ткани (рис. 2б). Установлены среза мозга содержащие имплантированные микроустройство показано на рисунке 2в. Изображениями через обе стороны от слайд может позволить вам оценить интерфейс вокруг устройства, как показано на рисунке 3 </stРонг&gt;, где микроглии вдоль кремния поддержке МЭС видны с одной стороны (рис. 3а) и микроглии вдоль электродов сайтов и следы видны на другой стороне (рис. 3б). После монтажа, ткань может быть отображена использовании этапе XY перевода. Обзоры флуоресцентных меток по всей кусочки ткани может быть сгенерировано нужного разрешения (рис. 4). Подробное рассмотрение морфологически сохранившихся тканей вокруг имплантированных интерфейс микроустройств могут быть собраны при большом увеличении для анализа местной реакции ткани (рис. 5). <img src="/files/ftp_upload/50126/50126fig1.jpg" alt="Рисунок 1" fo:content-width="6.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50126/50126fig1highres.jpg"/> Рисунок 1. Обзор процедуры. (Переменного тока) Мозг микро-имплантаты являются операции по водным видам спортаказывают слоем Kwik-Sil полимер непосредственно вокруг устройства, после чего акриловые покрытия цемента. (D, E) После эвтаназии, акриловый слой сгорел, и череп монтажа компонентов устройства отделяются от имплантированных компонентов, проходящем через силиконового эластомера. (F, G) мозга удаляется из черепа и режется и монтируется на vibratome этапе. (HK) срезы тканей собраны, в том числе содержащие кусочек ткани устройства. (Л) ткани могут быть обработаны и смонтированы в пользовательских камер для подробного микроскопии. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50126/50126fig1large.jpg" target="_blank">Нажмите, чтобы увеличить показатель</a> . <img src="/files/ftp_upload/50126/50126fig2.jpg" alt="Рисунок 2"/> Рисунок 2. (А) Очистить Kwik-Sil силиконового эластомера суrrounding электрод-массив кабеля (стрелка) был выставлен на сжигать окно в стоматологических крышки цемента на перфузируемой голова грызуна с помощью паяльника. (Б) Для размещения изображений в обе стороны толстый ломоть ткани, просто &quot;слайд-камеры&quot; может быть сделано путем разрезания пластиковых слайдов и соблюдения покровного стекла в обе стороны вокруг ткани и монтажные решения. (С) ткани мозга крыс срез с неповрежденными имплантата (красная стрелка) показан после монтажа. По обе стороны от ткани быстро доступной для микроскопии изображений с этой установкой. Для масштаба, панель (а) в 25 мм в поперечнике внизу, в то время как панели (В, С) на 80 мм в поперечнике внизу. <img src="/files/ftp_upload/50126/50126fig3.jpg" alt="Рисунок 3" fo:content-width="3.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50126/50126fig3highres.jpg"/> Рисунок 3. Максимальная Intensity Z-проекции толщиной 40 мкм стеки изображений, собранных по всему спинках (а) и спереди (б) имплантирован микроэлектрод массива. Микроглии (меченные анти-Iba1 и Alexa Fluor 633, белый) и лазерного отражения (красный), собранные с поверхности устройства, были последовательно изображение получено с обеих сторон 400 мкм толстый кусок ткани. Так как мозг имплантанты часто непрозрачны, монтаж оптического доступа с обеих сторон обеспечивает четкое представление о меченых тканевых структур &quot;за&quot; имплантата по отношению к объектива микроскопа. Шкала бар 50 мкм. <img src="/files/ftp_upload/50126/50126fig4.jpg" alt="Рисунок 4"/> Рисунок 4. Меченых DCHist кусочек отображаемого использованием управляемых компьютером этап на лазерной сканирующей конфокальной микроскопии. (А) клеточных ядер (окрашивают Hoechst 33342) и (б) моноциты / микроглии(Меченные анти-Iba1) были одновременно отображается на отдельных каналах. (С) пропускание света и отражения были собраны, показывающие расположение 4-недельного имплантата по отношению к Hoechst и Iba1 данных. (D) Наложение всех каналов, но передача также показаны. Белый прямоугольник, площадь расширяется в изображениях появляется справа. Шкала бар 1 мм. <img src="/files/ftp_upload/50126/50126fig5.jpg" alt="Рисунок 5" fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50126/50126fig5highres.jpg"/> Рисунок 5. Использование управляемых компьютером столик микроскопа и соответствующего программного обеспечения, панорамный данные изображения могут быть собраны вокруг имплантата. Коэффициент отражения (а) и пропускания (б) разрешить локализацию устройств, в то время как флуоресцентные метки антител или химической (с, анти-Iba1 маркировки микроглии и Macrophages) позволяют подробное изображение тканевых компонентов по нетронутым интерфейс ткани. Шкала бар 200 мкм.

Watch this Scientific Journal Video about Intact Histological Characterization of Brain-implanted Microdevices and Surrounding Tissue at JoVE.com

Intact Histological Characterization of Brain-implanted Microdevices and Surrounding Tissue

Здесь мы представляем гистологических методов для сбора, маркировки, оптически очистки и изображения нетронутый интерфейс мозговой ткани вокруг хронически имплантированными микроустройств в ткани головного мозга грызунов. Результаты от методов, включающий в себя этот метод полезны для понимания влияния различных проникающих мозг имплантанты на их окружающие ткани.

Гистологическая характеристика интактного мозга имплантированных Microdevices и окружающих тканей

Research  into the design and utilization of brain-implanted microdevices, such as  microelectrode arrays, aims to produce clinically relevant devices ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Scalable Fluidic Injector Arrays for Viral Targeting of Intact 3-D Brain Circuits

Масштабируемая Fluidic Массивы Инжектор для Вирусный Ориентация интактного 3-D участки мозга

Our understanding of neural circuits--how they mediate the computations that subserve sensation, thought, emotion, and action, and how they are corrupted ...

Live-cell Imaging of Sensory Organ Precursor Cells in Intact Drosophila Pupae

Live-cell Imaging of Sensory Organ Precursor Cells in Intact Drosophila Pupae

Live-ячейки изображения сенсорных клеток-предшественников органов в интактных Drosophila Куколки

Since the discovery of Green Fluorescent Protein (GFP), there has been a revolutionary change in the use of live-cell imaging as a tool for understanding ...

Electrophysiological Characterization of GFP-Expressing Cell Populations in the Intact Retina

Электрофизиологические характеристика GFP-выражая клеточных популяций в Неповрежденный Retina

Studying the physiological properties and synaptic connections of specific neurons in the intact tissue is a challenge for those cells that lack ...

Electrophysiological Recording in the Brain of Intact Adult Zebrafish

Электрофизиологические записи в мозгу неповрежденном взрослых данио рерио

Previously, electrophysiological studies in adult zebrafish have been limited to slice preparations or to eye cup preparations and electrorentinogram ...

Ex Vivo Preparations of the Intact Vomeronasal Organ and Accessory Olfactory Bulb

Ex Vivo Preparations of the Intact Vomeronasal Organ and Accessory Olfactory Bulb

Экс Vivo Препараты неповрежденной вомероназального органа и аксессуаров обонятельная луковица

The mouse accessory olfactory system (AOS) is a specialized sensory pathway for detecting nonvolatile social odors, pheromones, and kairomones. The first ...

3D Modeling of the Lateral Ventricles and Histological Characterization of Periventricular Tissue in Humans and Mouse

3D-моделирование боковых желудочков и гистологического Характеристика Перивентрикулярные тканях человека и мыши

The ventricular system carries and circulates cerebral spinal fluid (CSF) and facilitates clearance of solutes and toxins from the brain. The functional ...

Exposure of the Pig CNS for Histological Analysis: A Manual for Decapitation, Skull Opening, and Brain Removal

Воздействие на ЦНС Pig для гистологического анализа: Руководство для обезглавливания черепа Открытие и Brain Removal

Pigs have become increasingly popular in large-animal translational neuroscience research as an economically and ethically feasible substitute to ...

Electroencephalographic, Heart Rate, and Galvanic Skin Response Assessment for an Advertising Perception Study: Application to Antismoking Public Service Announcements

Электроэнцефалографических, изучение частоты сердечных сокращений и оценки гальванической реакции кожи для восприятия рекламы: Приложение к антитабачной публичных объявлений

The evaluation of advertising, products, and packaging is traditionally performed through methods based on self-reports and focus groups, but these ...

A Rat Model of Mild Intrauterine Hypoperfusion with Microcoil Stenosis

Крыса модель мягкой внутриматочная гипоперфузии со стенозом Microcoil

Intrauterine hypoperfusion/ischemia is one of the major causes of intrauterine/fetal growth restriction, preterm birth, and low birth weight. Most studies ...

Characterization and Isolation of Mouse Primary Microglia by Density Gradient Centrifugation

Характеристика и изоляция первичной микроглии мыши по плотности градиентного центрифугирования

Microglia, the resident immune cells in the brain, are the first responders to inflammation or injury in the central nervous system. Recent research has ...