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

Författarna tackar Ofer Feinerman, Fred Wolf, Menahem Segal, Andreas Neef och Eitan Reuveny för mycket hjälpsamma diskussioner. Författarna tackar Ilan Breskin och Jordi Soriano för att utveckla tidiga versioner av tekniken. Författarna tackar Tsvi Tlusty och Jean-Pierre Eckmann för att få hjälp med de teoretiska begrepp. Denna forskning stöddes av Stiftelsen Minerva, ministeriet för vetenskap och teknik, Israel, och Israel Science Foundation 1320-1309 och Bi-National Science Foundation 2.008.331.

Etik uttalande: Rutiner som rör djurhantering gjordes i enlighet med riktlinjerna i Institutional Animal Care och användning kommittén (IACUC) av Weizmann Institute of Science, och lämplig israelisk lag. Weizmann Institute är ackrediterat av Föreningen för bedömning och ackreditering för laboratorie Animal Care International (AAALAC). Weizmann Institutional Animal Care och användning kommittén godkänt denna studie, som genomfördes med hippocampus nervceller. 1. Framställning av T...

<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>

1D patterning är ett viktigt verktyg som kan användas för en mängd olika applikationer. Till exempel har vi använt 1D-patrering för att skapa logiska grindar från neuronkulturer 29 och mer nyligen för att mäta Chronaxie och Rheobase av råttahippocampala neuroner 5 och sänkning av signalutbredningshastigheten för avfyrningsaktivitet i Downs syndrom hippokampala neuroner jämfört med Vildtyp (WT) hippocampala neuroner 27 . Det föreslagna...

Interaktionen mellan neuroner och externa elektriska fält har grundläggande konsekvenser såväl som praktiska. Medan det är känt sedan tiden för Volta att ett externt applicerat elektriskt fält kan excitera vävnad, de mekanismer som ansvarar för produktionen av en resulterande verkningspotential i nervceller är först nyligen börjat redas ut en, två, tre, fyra. Detta inkluderar att hitta svar på frågor avseende den mekanism som orsakar depolarisation av membranpotentialen, rollen av membranegenskaper och jonkanaler, och även den region i neuron som svarar på det elektriska fältet 2, 5. Terapeutisk neurostimulering 6, 7, 8, 9, <sup10 metoder är särskilt beroende av denna information, vilket kan vara avgörande för att rikta in de drabbade områdena och för att förstå resultatet av behandlingen. Sådan förståelse kan också bidra till att utveckla behandlingsprotokoll och nya metoder för stimulering av olika områden i hjärnan. Att mäta interaktionen inom hjärnan in vivo lägger till en viktig komponent för denna förståelse, men hindras av oriktigheten och låg kontrollbarhet av mätningar i skallen. Däremot kan mätningar i kulturer enkelt utföras i hög volym med hög precision, utmärkt signal till brusprestanda och hög grad av reproducerbarhet och kontroll. Med hjälp av kulturer kan en stor variation av neuronala egenskaper hos kollektiva nätverksbeteenden belysas 11 , 12 , 13 , 14 , </sup&gt; 15 , 16 . På liknande sätt förväntas detta välkontrollerade system vara mycket effektivt för att belysa mekanismen med vilken andra stimuleringsmetoder fungerar, till exempel hur kanalöppning under optisk stimulering i optogenetiskt aktiva neuroner 17 , 18 , 19 är ansvarig för att skapa åtgärdspotential. Här ligger fokus på att beskriva utveckling och förståelse av verktyg som effektivt kan excitera neuron via ett externt elektriskt fält. I detta dokument beskriver vi förberedelsen av tvådimensionella och endimensionella mönstrade hippocampala kulturer, stimulering med användning av olika konfigurationer och orientering av ett direkt applicerat elektriskt fält av badelektroder och slutligen stimulering av tvådimensionella och mönstrade endimensionella kulturer av en Tidsvarierande magnetfält, vilket inducerar ett elektriskt fält5, 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

En neuron kommer att skjuta en aktionspotential när dess membranpotential överskrider en viss tröskel. I typiska aktiviteten i hjärnan, sker detta som ett resultat av kemiska insignaler till dess synapser. Emellertid kan nervceller också upphetsad av en påtvingad elektriskt fält. I synnerhet, nya kliniska tillämpningar aktivera neuroner genom att skapa ett elektriskt fält externt. Det är därför av intresse att undersöka hur neuron reagerar på det yttre fältet och vad som orsakar aktionspotentialen. Lyckligtvis är möjlig precis och kontrollerad applicering av ett externt elektriskt fält för embryonala neuronala celler som är utskurna, dissocierade och odlade i kulturer. Detta gör det möjligt att undersöka dessa frågor i en mycket reproducerbar system. I detta dokument några av de tekniker som används för kontrollerad tillämpning av externt elektriskt fält på neuronala kulturer granskas. Nätverken kan vara antingen endimensionell, dvs mönstrad i linear former eller tillåts växa på hela substratets plan, och därmed tvådimensionell. Vidare kan excitationen skapas genom direkt applicering av elektriskt fält via elektroder nedsänkta i fluid (bad elektroder) eller genom att inducera det elektriska fältet med hjälp av fjärrkontrollen skapandet av magnetiska pulser.

<html> Protokollet presenteras möjliggör enkel mönstring av neuronala kulturer. När det kombineras med flera metoder vi utvecklat för stimulering, gör det möjligt att göra mätningar av vissa inneboende neuron egenskaper såsom Chronaxie och Rheobasen 5, att jämföra egenskaperna hos friska och sjuka nervceller 27, för att hitta optimala sätt att stimulera kulturer som en funktion av deras struktur och många fler nya metoder. Nå...

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

Neuronala kulturer är en bra modell för att studera nya hjärnstimuleringstekniker via deras effekt på enskilda nervceller eller en population av nervceller. Presenteras här finns olika metoder för stimulering av mönstrade neuronala kulturer från ett elektriskt fält produceras direkt av bad elektroder eller framkallas av ett tidsvarierande magnetfält.

Extern Excite av nervceller Använda elektriska och magnetiska fält i en-och två-dimensionella kulturer

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

Dissektion och kultur commissural neuroner från embryonala ryggmärg

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

Använda Prisvärd LED-arrayer för Photo-Stimulering av nervceller

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

Omfattande Profilering av dopamin förordning i substantia nigra och ventrala tegmentumområdet

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

En mus, två kulturer: isolering och odling av vuxna neurala stamceller från de två neurogen zoner Individuell möss

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

Användning av magnetisk resonansspektroskopi som ett verktyg för mätning av Bi-hemisfären transkraniell elektriska retningar Effekter på Primär Motor Cortex Metabolism

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

Snabb Genotypning av djur Följt av Etablera Primära kulturer av hjärnans nervceller

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

Tillförlitlig identifiering av Living dopaminerga neuroner i mellanhjärnan kulturer Använda RNA sekvensering och TH-promotor-driven EGFP uttryck

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

Kvantifiering av endosom och lysosommotiliteter i odlade neuroner med användning av fluorescerande probar

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

Preparat och protokoll för hela cellen Patch Clamp inspelningen av Xenopus laevis Tectal nervceller

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

Ballistisk märkning av pyramidal neuroner i hjärnan skivor och i primär cell kultur

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