Name: external excitation of neurons using electric and magnetic fields in one- and two-dimensional cultures
Uploaded: 2017-05-07T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about External Excitation of Neurons Using Electric and Magnetic Fields in One- and Two-dimensional Cultures at JoVE.com

המחברים מודים עופר פיינרמן, פרד וולף, מנחם סגל, אנדראס Neef ואיתן ראובני לדיונים מועילים מאוד. המחברים מודים אילן ברסקין ו ג&#39;ורדי סוריאנו לפיתוח גרסאות מוקדמות של הטכנולוגיה. המחברים מודים צבי Tlusty וז&#39;אן-פייר אקמן לעזרה עם מושגים תיאורטיים. מחקר זה מומן על ידי קרן מינרווה, משרד המדע והטכנולוגיה, ישראל, ועל ידי ישראל למדע מענק 1320-1309 וקרן Bi-לאומי למדע מענק 2,008,331.

משפט ואתיקה: נהלים הקשורים בטיפול בבעלי חיים בוצעו בהתאם להנחיות של ועדת הטיפול בבעלי החיים המוסדי השתמש (IACUC) של מכון ויצמן למדע, והחוק הישראלי המתאים. מכון ויצמן הוא מוכר על ידי האגודה הערכה וההסמכה של הבינלאומי טיפול בבעלי חיים מעבדה (AAALAC). הטיפול בבעלי החיים המוסדי...

<ol>
	<li>Nagarajan, S. S., Durand, D. M., Warman, E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+induced+electric+fields+on+finite+neuronal+structures:+a+simulation+study.">Effects of induced electric fields on finite neuronal structures: a simulation study.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 40 (11), 1175-1188 (1993).</li><li>Nowak, L. G., Bullier, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axons+but+not+cell+bodies,+are+activated+by+electrical+stimulation+in+cortical+gray+matter.+II.+Evidence+from+selective+inactivation+of+cell+bodies+and+axon+initial+segments.">Axons but not cell bodies, are activated by electrical stimulation in cortical gray matter. II. Evidence from selective inactivation of cell bodies and axon initial segments.</a> Exp Brain Res. 118 (4), 489-500 (1998).</li><li>Ranck, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Which+elements+are+excited+in+electrical+stimulation+of+mammalian+central+nervous+system:+a+review.">Which elements are excited in electrical stimulation of mammalian central nervous system: a review.</a> Brain Res. 98 (3), 417-440 (1975).</li><li>Rattay, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+basic+mechanism+for+the+electrical+stimulation+of+the+nervous+system.">The basic mechanism for the electrical stimulation of the nervous system.</a> Neuroscience. 89 (2), 335-346 (1999).</li><li>Stern, S., Agudelo-Toro, A., Rotem, A., Moses, E., Neef, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronaxie+Measurements+in+Patterned+Neuronal+Cultures+from+Rat+Hippocampus.">Chronaxie Measurements in Patterned Neuronal Cultures from Rat Hippocampus.</a> PLoS One. 10 (7), e0132577 (2015).</li><li>Brunelin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Examining+transcranial+direct-current+stimulation+(tDCS)+as+a+treatment+for+hallucinations+in+schizophrenia.">Examining transcranial direct-current stimulation (tDCS) as a treatment for hallucinations in schizophrenia.</a> Am J Psychiatry. 169 (7), 719-724 (2012).</li><li>Cruccu, 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=EFNS+guidelines+on+neurostimulation+therapy+for+neuropathic+pain.">EFNS guidelines on neurostimulation therapy for neuropathic pain.</a> Eur J Neurol. 14 (9), 952-970 (2007).</li><li>Kennedy, S. 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=Canadian+Network+for+Mood+and+Anxiety+Treatments+(CANMAT)+Clinical+guidelines+for+the+management+of+major+depressive+disorder+in+adults.+IV.+Neurostimulation+therapies.">Canadian Network for Mood and Anxiety Treatments (CANMAT) Clinical guidelines for the management of major depressive disorder in adults. IV. Neurostimulation therapies.</a> J Affect Disord. 117, S44-S53 (2009).</li><li>Minzenberg, M. J., Carter, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developing+treatments+for+impaired+cognition+in+schizophrenia.">Developing treatments for impaired cognition in schizophrenia.</a> Trends Cogn Sci. 16 (1), 35-42 (2012).</li><li>Vaidya, N. A., Mahableshwarkar, A. R., Shahid, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuation+and+maintenance+ECT+in+treatment-resistant+bipolar+disorder.">Continuation and maintenance ECT in treatment-resistant bipolar disorder.</a> J ECT. 19 (1), 10-16 (2003).</li><li>Bartlett, W. P., Banker, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+electron+microscopic+study+of+the+development+of+axons+and+dendrites+by+hippocampal+neurons+in+culture.+II.+Synaptic+relationships.">An electron microscopic study of the development of axons and dendrites by hippocampal neurons in culture. II. Synaptic relationships.</a> J Neurosci. 4 (8), 1954-1965 (1984).</li><li>Bartlett, W. P., Banker, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+electron+microscopic+study+of+the+development+of+axons+and+dendrites+by+hippocampal+neurons+in+culture.+I.+Cells+which+develop+without+intercellular+contacts.">An electron microscopic study of the development of axons and dendrites by hippocampal neurons in culture. I. Cells which develop without intercellular contacts.</a> J Neurosci. 4 (8), 1944-1953 (1984).</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 (35), 11167-11177 (2003).</li><li>Breskin, I., Soriano, J., Moses, E., Tlusty, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Percolation+in+living+neural+networks.">Percolation in living neural networks.</a> Phys Rev Lett. 97 (18), (2006).</li><li>Feinerman, O., Moses, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transport+of+information+along+unidimensional+layered+networks+of+dissociated+hippocampal+neurons+and+implications+for+rate+coding.">Transport of information along unidimensional layered networks of dissociated hippocampal neurons and implications for rate coding.</a> J Neurosci. 26 (17), 4526-4534 (2006).</li><li>Soriano, J., Rodriguez Martinez, ., Tlusty, M., T, E., Moses, <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+input+connections+in+neural+cultures.">Development of input connections in neural cultures.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 105 (37), 13758-13763 (2008).</li><li>Deisseroth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optogenetics.">Optogenetics.</a> Nat Methods. 8 (1), 26-29 (2011).</li><li>Fenno, L., Yizhar, O., Deisseroth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+development+and+application+of+optogenetics.">The development and application of optogenetics.</a> Annu Rev Neurosci. 34, 389-412 (2011).</li><li>Williams, S. C., Deisseroth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optogenetics.">Optogenetics.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (41), 16287 (2013).</li><li>Rotem, A., Moses, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+stimulation+of+curved+nerves.">Magnetic stimulation of curved nerves.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 53 (3), 414-420 (2006).</li><li>Rotem, A., Moses, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+stimulation+of+one-dimensional+neuronal+cultures.">Magnetic stimulation of one-dimensional neuronal cultures.</a> Biophys J. 94 (12), 5065-5078 (2008).</li><li>Feinerman, O., Moses, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+picoliter+'fountain-pen'+using+co-axial+dual+pipettes.">A picoliter 'fountain-pen' using co-axial dual pipettes.</a> J Neurosci Methods. 127 (1), 75-84 (2003).</li><li>Feinerman, O., Segal, M., Moses, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Signal+propagation+along+unidimensional+neuronal+networks.">Signal propagation along unidimensional neuronal networks.</a> J Neurophysiol. 94 (5), 3406-3416 (2005).</li><li>Papa, M., Bundman, M. C., Greenberger, V., Segal, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphological+analysis+of+dendritic+spine+development+in+primary+cultures+of+hippocampal+neurons.">Morphological analysis of dendritic spine development in primary cultures of hippocampal neurons.</a> J Neurosci. 15 (1 Pt 1), 1-11 (1995).</li><li>Bikson, 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=Effects+of+uniform+extracellular+DC+electric+fields+on+excitability+in+rat+hippocampal+slices+in+vitro.">Effects of uniform extracellular DC electric fields on excitability in rat hippocampal slices in vitro.</a> J Physiol. 557 (1), 175-190 (2004).</li><li>Rahman, 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=Cellular+effects+of+acute+direct+current+stimulation:+somatic+and+synaptic+terminal+effects.">Cellular effects of acute direct current stimulation: somatic and synaptic terminal effects.</a> J Physiol. 591 (10), 2563-2578 (2013).</li><li>Stern, S., Segal, M., Moses, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Involvement+of+Potassium+and+Cation+Channels+in+Hippocampal+Abnormalities+of+Embryonic+Ts65Dn+and+Tc1+Trisomic+Mice.">Involvement of Potassium and Cation Channels in Hippocampal Abnormalities of Embryonic Ts65Dn and Tc1 Trisomic Mice.</a> EBioMedicine. 2 (9), 1048-1062 (2015).</li><li>Rotem, 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=Solving+the+orientation+specific+constraints+in+transcranial+magnetic+stimulation+by+rotating+fields.">Solving the orientation specific constraints in transcranial magnetic stimulation by rotating fields.</a> PLoS One. 9 (2), e86794 (2014).</li><li>Feinerman, O., Rotem, A., Moses, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliable+neuronal+logic+devices+from+patterned+hippocampal+cultures.">Reliable neuronal logic devices from patterned hippocampal cultures.</a> Nat Phys. 4 (12), 967-973 (2008).</li><li>Kleinfeld, D., Kahler, K. H., Hockberger, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+outgrowth+of+dissociated+neurons+on+patterned+substrates.">Controlled outgrowth of dissociated neurons on patterned substrates.</a> J Neurosci. 8 (11), 4098-4120 (1988).</li><li>Bugnicourt, G., Brocard, J., Nicolas, A., Villard, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoscale+surface+topography+reshapes+neuronal+growth+in+culture.">Nanoscale surface topography reshapes neuronal growth in culture.</a> Langmuir. 30 (15), 4441-4449 (2014).</li><li>Roth, 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=Neuronal+architectures+with+axo-dendritic+polarity+above+silicon+nanowires.">Neuronal architectures with axo-dendritic polarity above silicon nanowires.</a> Small. 8 (5), 671-675 (2012).</li><li>Peyrin, J. 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=Axon+diodes+for+the+reconstruction+of+oriented+neuronal+networks+in+microfluidic+chambers.">Axon diodes for the reconstruction of oriented neuronal networks in microfluidic chambers.</a> Lab Chip. 11 (21), 3663-3673 (2011).</li><li>Renault, 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=Combining+microfluidics,+optogenetics+and+calcium+imaging+to+study+neuronal+communication+in+vitro.">Combining microfluidics, optogenetics and calcium imaging to study neuronal communication in vitro.</a> PLoS One. 10 (4), e0120680 (2015).</li><li>Roth, B. J., Basser, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+model+of+the+stimulation+of+a+nerve+fiber+by+electromagnetic+induction.">A model of the stimulation of a nerve fiber by electromagnetic induction.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 37 (6), 588-597 (1990).</li></ol>

דפוסי 1D הוא כלי חשוב שיכול לשמש עבור מגוון רחב של יישומים. לדוגמא, השתמשנו דפוסי 1D ליצירת שערים לוגיים מתרבויות עצביות 29 ולאחרונה למדוד את Chronaxie ו Rheobase של נוירונים בהיפוקמפוס חולדה 5, ו להאטת מהירות התפשטות אותות של פעילות הירי ב נוירונים בהי?...

האינטראקציה בין נוירונים ושדות חשמליים חיצוניים יש שלכות יסוד וכן פרקטי. אמנם ידוע מאז ימי וולטה ששדה חשמלי לשימוש חיצוני יכול לרגש רקמה, המנגנונים האחראים לייצור של פוטנציאל פעולה נובע בנוירונים הם רק מתחילים לאחרונה להתפורר 1, 2, 3, 4. זה כולל מציאת תשובות לשאלות לגבי המנגנון שגורם לאובדן קיטוב של פוטנציאל הממברנה, תפקידיו של תכונות הממברנה של תעלות יונים, ואפילו באזור הנוירון מגיב השדה החשמלי 2, 5. טיפולים עצביים 6, 7, 8, 9, <supclass = &quot;Xref&quot;&gt; 10 מתודולוגיות במיוחד תלויות במידע זה, אשר יכול להיות מכריע עבור מיקוד בתחום לקה להבנת תוצאות הטיפול. הבנה כזו יכולה גם לסייע בפיתוח פרוטוקולים לטיפול וגישות חדשות עבור גירוי של אזורים שונים במוח. מדידת האינטראקציה בתוך המוח in vivo מוסיפה מרכיב חשוב להבנה זו, אבל הוא הכביד על ידי אי-הדיוק ויכולת הבקרה נמוכה של מדידות בתוך הגולגולת. לעומת זאת, מדידות בתרבויות יכולות להתבצע בקלות בנפח גבוה עם דיוק גבוה, אות מצוינת בביצועי רעש רמה גבוהה של שחזור של שליטה. שימוש בתרביות מגוון רחב של מאפיינים עצביים של התנהגות ברשת קולקטיבית ניתן הובהר 11, 12, 13, 14, </sup&gt; 15, 16. בדומה לכך, המערכת היטב נשלטה הזה צפוי להיות יעיל מאוד הבהרת המנגנון שבאמצעותו שיטות גירוי אחרות לעבוד, למשל איך פתיחת הערוץ במהלך גירוי אופטי בנוירונים פעיל optogenetically 17, 18, 19 היא אחראית ליצירת פוטנציאל פעולה. כאן הדגש הוא על המתאר את התפתחות והבנה של כלים שיכולים לרגש הנוירון ביעילות באמצעות שדה חשמלי חיצוני. במאמר זה אנו מתארים את ההכנה דו ממדים ותרבויות בהיפוקמפוס בדוגמת חד ממדיות, גירוי באמצעות תצורות וכיוון שונים של שדה חשמלי מיושם ישירות על ידי אלקטרודות אמבטיה, ולבסוף גירוי של דו ממדים בדוגמת תרבויות חדות ממדיות על ידי המשתנים עם זמן שדה מגנטי, אשר ומשרה שדה חשמלי5, 20, 21.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>APV</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A8054</td>
			<td>Disconnect the network. Mentioned in Section 2.4.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B27 supp</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>17504-044</td>
			<td>Plating medium. Mentioned in Section 1.1.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>bicuculline</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>14343</td>
			<td>Disconnect the network&#160;. Mentioned in Section 2.4.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Borax (sodium tetraborate decahydrate)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S9640</td>
			<td>Borate buffer. Mentioned in Section 1.1.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Boric acid</td>
			<td>Frutarom LTD</td>
			<td>5550710</td>
			<td>Borate buffer. Mentioned in Section 1.1.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2 , 1M</td>
			<td>Fluka&#160;</td>
			<td>21098</td>
			<td>Extracellular recording solution&#160;. Mentioned in Section 1.5.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CNQX</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C239</td>
			<td>Disconnect the network&#160;. Mentioned in Section 2.4.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>COMSOL</td>
			<td>COMSOL Inc</td>
			<td>Multiphysics 3.5</td>
			<td>Numerical simulation. Mentioned in Section 3.5.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-(+)-Glucose, 1M</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>65146</td>
			<td>Plating medium, Extracellular recording solution&#160;. Mentioned in Section 1.1.1&#160;&#160;&#160; 1.5.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-PBS</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D8537</td>
			<td>Cell Cultures. Mentioned in Section 1.2.4&#160;&#160;&#160; 1.2.6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FCS(FBS)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>12657-029</td>
			<td>Plating medium. Mentioned in Section 1.1.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fibronectin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F1141</td>
			<td>Bio Coating. Mentioned in Section 1.2.6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluo4, AM</td>
			<td>Life technologies</td>
			<td>F14201</td>
			<td>Imaging of spontaneous or evoked activity&#160;. Mentioned in Section 1.5.1&#160;&#160;&#160; 1.5.3&#160;&#160;&#160; 1.5.5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FUDR</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F0503</td>
			<td>Changing medium. Mentioned in Section 1.4.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gentamycin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G1272</td>
			<td>Plating medium, Changing medium, Final medium. Mentioned in Section 1.1.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GlutaMAX 100X</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>35050-038</td>
			<td>Plating medium, Changing medium, Final medium. Mentioned in Section 1.1.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hepes, 1M</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H0887</td>
			<td>Extracellular recording solution&#160;. Mentioned in Section 1.5.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HI HS&#160;</td>
			<td>BI</td>
			<td>04-124-1A</td>
			<td>Plating medium, Changing medium, Final medium. Mentioned in Section 1.1.1&#160;&#160;&#160; 1.4.1&#160;&#160;&#160; 1.4.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl,&#160; 3M</td>
			<td>Merck</td>
			<td>1049361000</td>
			<td>Extracellular recording solution. Mentioned in Section 1.5.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laminin&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>L2020</td>
			<td>Bio Coating. Mentioned in Section 1.2.6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MEM x 1</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>21090-022</td>
			<td>Plating medium, Changing medium, Final medium. Mentioned in Section 1.4.1&#160;&#160;&#160; 1.4.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgCl2 , 1M</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M1028</td>
			<td>Extracellular recording solution. Mentioned in Section 1.5.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl, 4M</td>
			<td>Bio-Lab</td>
			<td>19030591</td>
			<td>Extracellular recording solution&#160;. Mentioned in Section 1.5.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Octadecanethiol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>01858</td>
			<td>Cleaning Cr-Au coated coverslips (1D cultures). Mentioned in Section 1.2.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluracare F108 NF Prill</td>
			<td>BASF Corparation&#160;</td>
			<td>50475278</td>
			<td>Bio-Rejection Coating, Bio Coating. Mentioned in Section 1.2.4&#160;&#160;&#160; 1.2.6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly-L-lysine 0.01% solution&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>&#160;P47075</td>
			<td>Promote cell division. Mentioned in Section 1.1.4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sucrose, 1M</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S1888</td>
			<td>Extracellular recording solution&#160;. Mentioned in Section 1.5.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thiol&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>1858</td>
			<td>Bio-Rejection Coating. Mentioned in Section 1.2.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>URIDINE</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>U3750</td>
			<td>Changing medium. Mentioned in Section 1.4.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sputtering machine</td>
			<td>AJA International, Inc</td>
			<td>ATC Orion-5Series&#160;</td>
			<td>coating glass with thin layers of metal. Mentioned in Section 1.2.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pen plotter&#160;</td>
			<td>Hewlett Packard&#160;</td>
			<td>HP 7475A</td>
			<td>Etching of pattern to the coated coverslip. Mentioned in Section 1.2.5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrodes wires&#160;</td>
			<td>A-M Systems, Carlsborg WA</td>
			<td>767000</td>
			<td>Electric stimulation of neuronal cultures. Mentioned in Section 2.1&#160;&#160;&#160; 2.2&#160;&#160;&#160; 2.3&#160;&#160; 2.4.5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Signal generator</td>
			<td>BKPrecision</td>
			<td>4079</td>
			<td>Shaping of the electric signal. Mentioned in Section 2.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplifier</td>
			<td>Homemade</td>
			<td></td>
			<td>Voltage amplification of the signal from the signal generator to the electrodes. Mentioned in Section 2.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>Matrix&#160;</td>
			<td>MPS-3005 LK-3&#160;</td>
			<td>Power supply to the sputtering machine. Mentioned in Section 1.2.2.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transcranial magnetic stimulation</td>
			<td>Magstim, Spring Gardens, UK</td>
			<td>Rapid 2</td>
			<td>Magnetic stimulation of neuronal culture. Mentioned in Section 3.1&#160;&#160; 3.3&#160;&#160; 3.4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy</td>
			<td>Cognis</td>
			<td>Versamid 140</td>
			<td>Casting of homemade coils. Mentioned in Section 3.4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy</td>
			<td>Shell</td>
			<td>EPON 815&#160;</td>
			<td>Casting of homemade coils. Mentioned in Section 3.4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platinum wires 0.005&#39;&#39; thick; A-M Systems,&#160;</td>
			<td>&#160;Carlsborg WA</td>
			<td>&#160;767000</td>
			<td>Electric stimulation of neuronal cultures. Mentioned in Section 2.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Circular magnetic coil</td>
			<td>Homemade</td>
			<td></td>
			<td>Magnetic stimulation of neuronal culture. Mentioned in Section 3.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>WaveXpress SW</td>
			<td>B&#38;K Precision&#160;</td>
			<td></td>
			<td>Waveform editing software. Mentioned in Section 2.1.32</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xion Ultra 897</td>
			<td>Andor</td>
			<td></td>
			<td>Sensitive EMCCD camera. Mentioned in Section 2.4.4</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

external excitation of neurons using electric and magnetic fields in one- and two-dimensional cultures

תא עצב יפטר פוטנציאל פעולה כאשר פוטנציאל הממברנה שלה עולה על סף מסוים. בפעילות אופיינית של המוח, זה קורה כתוצאה תשומות הכימיקלים סינפסות שלה. עם זאת, הנוירונים יכול גם להתרגש שדה חשמלי שהוטל. בפרט, יישומים קליניים האחרונים להפעיל נוירונים ידי יצירת שדה חשמלי חיצונית. לכן עניין לחקור כיצד הנוירון מגיב לשדה החיצוני ומה גורם פוטנציאל הפעולה. למרבה המזל, יישום מדויק ומבוקר של שדה חשמלי חיצוני אפשרי עבור תאים עצביים עובריים אשר נכרתו, ניתקו גדלו בתרבויות. זה מאפשר חקירה של שאלות אלה במערכת מאוד לשחזור. במאמר זה כמה מהטכניקות המשמשות יישום מבוקר של שדה חשמלי חיצוני על תרבויות עצביות נסקרים. הרשתות יכולות להיות חד ממדית, בדוגמת כלומר ב לינאהצורות r או מותרים לגדול על המטוס השלם של המצע, ובכך שני ממדי. יתר על כן, עירור יכול להיווצר על ידי יישום ישיר של שדה חשמלי באמצעות אלקטרודות שקוע בתוך נוזל (אלקטרודות אמבטיה) או על ידי גרימת השדה החשמלי באמצעות יצירה מרחוק של פולסים מגנטיים.

<html> הפרוטוקול המובא מאפשר דפוסים קלים של תרבויות עצביות. כאשר הוא משולב עם כמה שיטות שפיתחנו עבור גירוי, הוא מאפשר לבצע מדידות של כמה תכונות הנוירון מהותי כגון Chronaxie ו Rheobase 5, להשוות המאפיינים של נוירונים בריאים וחולים 27, כדי...

Watch this Scientific Journal Video about External Excitation of Neurons Using Electric and Magnetic Fields in One- and Two-dimensional Cultures at JoVE.com

External Excitation of Neurons Using Electric and Magnetic Fields in One- and Two-dimensional Cultures

תרבויות עצביים הם מודל טוב ללימוד טכניקות גירוי המוח החדש דרך השפעתם על נוירונים בודדים או אוכלוסייה של נוירונים. להלן שיטות שונות עבור גירוי של תרבויות עצביות בדוגמת על ידי שדה חשמלי המיוצר ישירות על ידי אלקטרודות אמבטיה או המושרה על ידי שדה מגנטי משתנה זמן.

עירור החיצוני של הנוירונים באמצעות שדות חשמליים ומגנטיים ב אחד&quot; ותרבויות דו ממדים

A neuron will fire an action potential when its membrane potential exceeds a certain threshold. In typical activity of the brain, this occurs as a result ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Mechanical Engineering

Physics

Neuroscience

Unit 1

Force Vectors

Gauss's Law

SCIENTISTS IN ACTION

Dissection and Culture of Commissural Neurons from Embryonic Spinal Cord

Dissection והתרבות של נוירונים Commissural מחוט השדרה עובריים

Commissural neurons have been widely used to investigate the mechanisms underlying axon guidance during embryonic spinal cord development. The cell bodies ...

Using Affordable LED Arrays for Photo-Stimulation of Neurons

באמצעות מערכי LED משתלמת עבור גירוי-תמונה של נוירונים

Standard slice electrophysiology has allowed researchers to probe individual components of neural circuitry by recording electrical responses of single ...

Comprehensive Profiling of Dopamine Regulation in Substantia Nigra and Ventral Tegmental Area

פרופיל מקיף של הסדרת substantia nigra הדופמין ואזור Tegmental הגחון

Dopamine is a vigorously studied neurotransmitter in the CNS. Indeed, its involvement in locomotor activity and reward-related behaviour has fostered five ...

One Mouse, Two Cultures: Isolation and Culture of Adult Neural Stem Cells from the Two Neurogenic Zones of Individual Mice

עכבר אחד, שתי תרבויות: בידוד והתרבות של תאי גזע עצביים למבוגרים משני האזורים העצביים של עכברים בודדים

The neurosphere assay and the adherent monolayer culture system are valuable tools to determine the potential (proliferation or differentiation) of adult ...

The Use of Magnetic Resonance Spectroscopy as a Tool for the Measurement of Bi-hemispheric Transcranial Electric Stimulation Effects on Primary Motor Cortex Metabolism

השימוש בספקטרוסקופיה בתהודה מגנטית ככלי למדידה של השפעות דו חצי מוח Transcranial חשמלי גירוי על יסודי Motor Cortex מטבוליזם

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a neuromodulation technique that has been increasingly used over the past decade in the treatment of ...

Rapid Genotyping of Animals Followed by Establishing Primary Cultures of Brain Neurons

המהיר Genotyping של בעלי חיים ואחרי הקמת תרבויות עיקריות של נוירונים במוח

High-resolution analysis of the morphology and function of mammalian neurons often requires the genotyping of individual animals followed by the analysis ...

Reliable Identification of Living Dopaminergic Neurons in Midbrain Cultures Using RNA Sequencing and TH-promoter-driven eGFP Expression

זיהוי אמין של חיים דופאמין נוירונים תרבויות המוח התיכון באמצעות רצף RNA ו- TH-מונחה האמרגן ביטוי eGFP

In Parkinson&#39;s Disease (PD) there is widespread neuronal loss throughout the brain with pronounced degeneration of dopaminergic neurons in the SNc, ...

Quantification of Endosome and Lysosome Motilities in Cultured Neurons Using Fluorescent Probes

כימות של Endosome ו Lysosome Motilities ב נוירונים תרבותיים באמצעות בדיקות פלואורסצנטי

In the brain, membrane trafficking systems play important roles in regulating neuronal functions, such as neuronal morphology, synaptic plasticity, ...

Preparations and Protocols for Whole Cell Patch Clamp Recording of Xenopus laevis Tectal Neurons

Preparations and Protocols for Whole Cell Patch Clamp Recording of Xenopus laevis Tectal Neurons

ההכנות ופרוטוקולים עבור כל תא, תיקון קלאמפ הקלטה של נוירונים Tectal צפרדע רפואית זריזה

The Xenopus tadpole retinotectal circuit, comprised of the retinal ganglion cells (RGCs) in the eye which form synapses directly onto neurons in the optic ...

Ballistic Labeling of Pyramidal Neurons in Brain Slices and in Primary Cell Culture

בליסטי לתיוג של הנוירונים בתוך המוח בפרוסות ובתרבות התא הראשוני

It has been reported that the size and shape of dendritic spines is related to their structural plasticity. To identify the morphological structure of ...