Name: spiral ganglion neuron explant culture and electrophysiology on multi electrode arrays
Uploaded: 2016-10-19T12:30:00
Duration: 7 min 51 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Spiral Ganglion Neuron Explant Culture and Electrophysiology on Multi Electrode Arrays at JoVE.com

Los autores agradecen a Ruth Rubli en el Departamento de la Universidad de Berna, Suiza Fisiología de valiosa ayuda técnica con los experimentos. Este trabajo fue apoyado en parte por el programa de la UE-FP7-NMP (acuerdo de subvención no 281056; proyecto NANOCI - www.nanoci.org.).

cuidado de los animales y la experimentación se llevó a cabo de acuerdo con las directrices de las autoridades locales suizos (Amt für Landwirtschaft und Natur del Cantón de Berna, Suiza). 1. Preparar las soluciones para los Experimentos <ol><li> Preparar la solución de revestimiento de matriz extracelular (ECM) (véase la Tabla de Materiales, punto 6): Mezcla de deshielo ECM en hielo. Se diluye la mezcla ECM 1:10 en medio de cultivo básico (sin factores neurotróficos o de suero bovino fetal (FBS)) y almacenar en hielo. </li><li> Preparar el medio de cultivo (véase la Tabla de Materiales, punto 1): Preparar una reserva de medio Neurobasal no contiene FBS o factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF). Suplemento medios neurobasal con FBS fresco (10%) y BDNF (5 ng / ml) justo antes de la adición al cultivo celular. </li><li> Preparar la solución extracelular (véase la Tabla de Materiales, punto 2). </li></ol> 2. Lavado y esterilización de los AMA (Figura 1E). Cada electrodo tiene un tamaño de 40 x 40 m 2 con una separación de 200 micras de centro a centro. Los electrodos están hechos de platino. Los electrodos están conectados a los contactos correspondientes por un circuito de óxido de indio y estaño. Este circuito está aislada por una capa de 5 micras de SU-8. Ver tabla de materiales para obtener información sobre el proveedor. Otros diseños de MEA pueden ser adecuados para estos experimentos. <ol><li> Para los nuevos AMMA: Enjuague por inmersión en etanol al 70% durante 30 segundos y se lava con agua destilada durante 30 segundos. Trabajar en una campana de flujo laminar. </li><li> Dejar que el MEA seca durante 30 min en una campana de flujo laminar. </li><li> Ponga cada MEA en una placa de Petri estériles individuales (35 mm x 10 mm) y selle con papel de aluminio. Los MEA se pueden almacenar hasta su uso. </li><li> Para los AMA usadas: Incubar los AMA en una placa de Petri (35 mm x 10 mm) que contiene 1 ml de solut enzimáticaión (ver Tabla de Materiales, punto 6) O / N en un agitador orbital a temperatura ambiente para eliminar el material biológico. Después continúe como en el paso 2.1. NOTA: Manejar los AMUMA con cuidado con unas pinzas con puntas de goma cubierta. </li></ol> 3. Preparación de los AMA para los experimentos de cultivo <ol><li> Retire la hoja de cierre hermético y dejar el MEA en la placa de Petri (35 mm x 10 mm) para todo el experimento. </li><li> Escudo de los AMUMA con la solución preparada en 1.1: Utilice una punta de pipeta de l fría 200 (almacenado a -20 ° C) para pipetear 50 l de solución de revestimiento a cada MEA, que cubre toda el área del electrodo. </li><li> Permitir a los AMA capa de 30 minutos a 1 hora a temperatura ambiente. </li><li> Eliminar la solución de recubrimiento con una pipeta. Aplicar 100 l de medio de cultivo suplementado con 10% de FBS y 5 ng / ml de BDNF y se deja a temperatura ambiente hasta que el tejido del chapado. </li><li> Coloque 2 placas de Petri que contienen los AMA recubiertas en una gran placa de Petri (94 mm x 16 mm) y añadir una tercera pequeña placa de Petri que contiene 1,5ml de Tampón fosfato salino (PBS) para la humidificación. NOTA: La adición de una pequeña placa de Petri (paso 3.5) que contenía PBS es crucial para minimizar significativamente la evaporación del medio de cultivo. </li></ol> 4. La disección del ganglio espiral NOTA: la disección bruto se puede hacer fuera de la campana de flujo laminar (Paso 4.1 a 4.4). Para condiciones estériles fina disección (campana de flujo laminar) son obligatorios (del paso 4.5). <ol><li> La eutanasia de los animales (ratones de 5-7 días) por decapitación sin anestesia previa. </li><li> Esterilizar la cabeza por pulverización con 70% de etanol. </li><li> Con la celebración de la cabeza, cortar la conexión entre la piel y el cráneo con una tijera afilada / afilado a lo largo de la línea sagital. </li><li> Corte sagital del cráneo y retire el cerebro usando unas tijeras afiladas / romos. </li><li> Cortar los huesos temporales del cráneo y colocar los de una placa de Petri que contiene solución salina equilibrada de hielo estéril frío de Hanks (HBSS). </li><li> Usando una disecciónmicroscopio ción, diseccionar la bulla timpánica usando unas pinzas finas y aislar el oído interno. </li><li> Retirar el hueso de la cóclea, utilizando unas pinzas finas. </li><li> Retire el ligamento espiral y la estría vascular (SV) junto sujetando con pinzas la porción basal del ganglio espiral (SG) y el SV y desenrollar lentamente el SV de la base -to-ápice </li><li> Aislar el órgano de Corti (OC), la SG y el modiolus (Figura 1A - C) </li><li> Separar el CO de la SG y modiolo sujetando con pinzas la parte basal de la SG y el CO y desenrollar lentamente el OC desde la base-a-ápice. </li><li> Explantes laterales cortados (200 a 500 micras de diámetro) del ganglio espiral todavía unido a la modiolo (Figura 1D) utilizando unas pinzas y un bisturí micro. </li></ol> 5. Espiral Cultura Ganglio explante en los AMA <ol><li> Coloque dos explantes del ganglio espiral próximos a los electrodos en el MEA preparada previamente con 100 l de medio de cultivo. </li><li> Coloque el órgano de Corti de aproximadamente 5 mm de distancia de la zona de electrodo. </li><li> El uso de fórceps para fijar los explantes y el órgano de Corti en el MEA y evitar dañar el tejido. </li><li> Coloque los AMUMA con cuidado en la incubadora y la cultura a 37 ° C y 5% de CO2. Al día siguiente, inspeccionan visualmente que los explantes han unido a la MEA. NOTA: Si no se adjunta explantes S / N, ellos rara vez lo hacen en los próximos días. El CO se coloca adyacente a la cultura de soporte trófico / neurotrófico. </li><li> Añadir 100 l de medio de cultivo que contiene 10% de FBS y BDNF al día durante 5 días consecutivos. </li><li> En el día 6 añadir 2 ml de medio de cultivo que contiene 10% de SFB y 5 ng / ml de BDNF y la cultura del tejido durante otros 13 días. </li></ol> 6. Registros electrofisiológicos para investigar la actividad espontánea y dependiente electrodo de estimulación <ol><li> Lavar la cultura MEA con extracelular por lolución preparado en la etapa 1.3, a temperatura ambiente. </li><li> Seque los contactos con un pañuelo de papel y montar la MEA en la configuración de MEA. NOTA: Para mantener la cultura húmedo durante el montaje, añadir una pequeña gota de la solución extracelular a la cultura. </li><li> Añadir 300 l de solución extracelular y esperar 10 min antes de la grabación, para permitir que el sistema se estabilice. </li><li> Registro de actividad espontánea durante 2 min de todos los electrodos pulsando sobre el botón de grabación del software / adquirir e identificar electrodos de registro. </li><li> Estimulación del electrodo MEA: Seleccione la amplitud / duración / forma del estímulo en el software adecuado y se aplican a varios electrodos de forma consecutiva como se ha descrito 13. Seleccionar los electrodos en base a los que muestran actividad espontánea (como en el paso 6.4). Registro de todos los electrodos restantes. </li><li> Para excluir artefacto de estimulación, estimular desde el mismo electrodo 10 veces. Si el cultivo responde al menos 8 de cada 10 veces, se puede asumir como unarespuesta positiva a la estimulación inducida por el electrodo. </li><li> Para identificar el ruido de fondo, aplicar tetrodotoxina (TTX) a la cultureat una concentración de 1 mM, para bloquear los canales de sodio dependientes de voltaje y grabar durante 2 min. Utilice esta opción para realizar la detección de pico (7.1 y 7.2). </li></ol> 7. Los datos de análisis NOTA: El análisis de datos se ha descrito anteriormente en detalle en 6 y 5. Para obtener información específica sobre el software utilizado en este estudio ver Tabla de Materiales, punto 7. <ol><li> Usando el software apropiado detectar actividad espontánea para cada electrodo empleando un detector basado en las desviaciones estándar y un posterior discriminador. Este procedimiento se describe en 6. Actividad aparece transitorios de tensión tan rápido (&lt;5 ms). </li><li> Elija un umbral que da lugar a ninguna actividad en el análisis de la TTX tratada samples.Adapt el valor umbral para cada experimento para discriminar entre la falsa positivelectrónico y las detecciones de falsos negativos. </li><li> El uso de software apropiado observar la actividad neuronal detectado de cada electrodo como una trama de la trama de acuerdo con procedimientos estándar (véase la Figura 2A - C). </li><li> Determinar y mostrar la actividad total de la red mediante la suma de todos los eventos detectados dentro de una ventana deslizante de 10 mseg, desplazado por pasos de 1 mseg. </li><li> Detectar la actividad de la estimulación inducida por la visualización de los datos en bruto utilizando el software de análisis apropiados. Identificar los puntos solo sin conexión manualmente. Puntos solo aparecen transitorios de tensión tan rápido, que se produce después de que el artefacto de estimulación (cabeza de flecha en la Figura 2E). Un ejemplo se muestra en la Figura 2E. </li><li> Dependiendo del experimento, analizar el número de electrodos que responden, el umbral necesario para lograr una respuesta, el número de potencial de acción por electrodos y otros parámetros de interés 5. </li></ol> 8. Tejido La fijación y Immunohistochemistry NOTA: El proceso de tinción destruirá el MEA. Véase la Tabla de Materiales (punto 4) para los reactivos. <ol><li> Directamente después de la grabación de lavar los cultivos con 37 ° C cálidos PBS tres veces. Desechar el PBS y aplicar 4% de paraformaldehído (PFA) (en PBS), precalentado a 37 ° C durante 10 min. PRECAUCIÓN: PFA es tóxico. Trabajo en una campana química con la protección adecuada y desechar la solución, de acuerdo con las directrices. </li><li> Lavar los cultivos tres veces con PBS y bloquear con 2% albúmina de suero bovino (BSA) en PBS (0,01% de Triton-X100) durante 2 horas. </li><li> Añadir el primer anticuerpo (Anti-βIII tubulina, anticuerpo TUJ) diluido en PBS (2% de BSA y 0,01% Triton-X100) y dejar O / N a 4 ° C. Se lava el cultivo tres veces con PBS. NOTA: A partir de ahora a mantener la muestra en la oscuridad tan a menudo como sea posible para minimizar la decoloración del anticuerpo secundario marcado con fluorescencia. </li><li> Añadir el anticuerpo secundario, se diluyó en PBS (2% BSA unad 0.01% Triton-X100) e incubar durante 1 a 2 horas a RT. Para la tinción de los núcleos añaden 1: 10.000 DAPI (1 mg / ml de stock) para 10 min. </li><li> Lavar tres veces con PBS y montar las muestras hacia atrás para cubrir las caídas delgadas (24 x 50 mm 2) utilizando medio de montaje (véase la Tabla de Materiales, punto 4). Imagen utilizando un microscopio de fluorescencia con 5X y 20X. </li></ol>

<ol>
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The authors have nothing to disclose.

El protocolo descrito aquí se muestra cómo la cultura explantes SGN en MEA y evaluar la actividad SGN mediante grabaciones no invasivos extracelulares. Esta plataforma y el protocolo recientemente hemos desarrollado 5 permitir la identificación de nuevos protocolos de estimulación y materiales de los electrodos resultantes de las necesidades energéticas reducidas para activar SGN, con interés potencial para una mayor aplicación de los implantes cocleares y otros neuro-prótesis. Varias precauciones en el procedimiento presentado son fundamentales para la realización de experimentos exactos y reproducibles. cuidadosa disección del ganglio espiral y su posterior manipulación del tejido primario requiere especial precaución. Estos experimentos se han realizado con ratones C57 / Bl6 entre 5 y 7 días de edad. Se obtuvieron resultados similares utilizando ratas Wistar en el mismo rango de edad, (datos no mostrados). Creemos que esta es la mejor edad para la disección fina como el hueso coclear es todavía suave enough para facilitar la extracción con fórceps, y el ganglio espiral y el órgano de Corti se pueden separar fácilmente sin romper los procesos dendríticos o somas SGN. A edades más tempranas del tejido es demasiado blando y las posibilidades para rasgar el SGN somas junto con el órgano de Corti es mayor, mientras que en etapas posteriores, el endurecimiento de la cápsula ósea de la cóclea aumenta el riesgo de dañar el tejido, mientras que la disección. el aislamiento adecuado de la SG, así como cuidado de corte de los explantes es crítica. Estos deben estar en el rango de 200 a 500 micras de tamaño para maximizar la unión a la superficie MEA y tener número suficiente de somas SG en los explantes, de la que volverá a crecer neuritas. Para aumentar el apoyo neurotrófico en los días iniciales de la cultura, se añade fresco todos los días BDNF y el órgano de Corti se coloca en co-cultivo. La velocidad de la disección es también importante. Todos los pasos deben realizarse con rapidez y el uso de soluciones frías de hielo con el fin de minimizar el deterioro de los tejidos. lostiempo entre la eutanasia y colocando el explante en el MEA debe estar entre 10 a 15 min y es crucial para cultivos con éxito. Tener todas las herramientas listas, para evitar retrasos en la cultura de chapado. Todos los pasos, incluyendo disección fina, el mantenimiento de la cultura y la preparación del medio y el equipo se llevan a cabo en condiciones estériles. Cuando el recubrimiento de la MEA con la solución ECM es importante descongelar en hielo y utilizar puntas de pipeta enfriada con hielo y medio helada como los geles de mezcla ECM a temperaturas más altas. Al colocar los explantes en los AMA, agregar primero el medio de las áreas de los electrodos, posteriormente colocar los explantes. Si se añade el medio en un segundo paso, los explantes tienden a desprenderse de la MEA debido a la tensión de cizallamiento. Debido a los pequeños volúmenes de medio se aplican a la cultura en primeros 5 días, la evaporación del medio de cultivo tiene que ser minimizado. Por lo tanto, es muy recomendable para crear una cámara húmeda utilizando pequeñas placas de Petri que contenían PBS en estrecha Proximdad de los AMA. Los experimentos descritos aquí se realizaron utilizando electrodos MEA disponibles en el mercado con dimensiones específicas de los electrodos, materiales de revestimiento y distancia de los electrodos intra (como se describe en el punto 2, la nota). Las condiciones de cultivo se han optimizado aquí con el fin de maximizar la cobertura neuronal del diseño específico de rejilla del electrodo. Es posible que otras configuraciones de electrodos de espaciamiento, geometrías y superficies pueden requerir diferentes revestimientos o densidades de células. Estos pasos pueden requerir la solución de problemas inicial con el fin de lograr cultivos de alta densidad. En cuanto a los registros electrofisiológicos, antes de iniciar las grabaciones el cultivo es transferido de medio de cultivo a 37 ° C a la solución extracelular a TA. Con el fin de evitar grabaciones inestables, esperar a aproximadamente 10 min para permitir que el cultivo se estabilice. Al estimular la cultura, en particular se debe tener cuidado en la selección de los estímuloscomo grandes amplitudes (&gt; 3 V) y duraciones pueden causar daños al cultivo. Para una referencia relativa a formas de los pulsos de estimulación y la duración véase la referencia 5. Para la adquisición de datos y procesamiento de hardware casero (cámara de registro, las conexiones a los amplificadores y amplificadores) fueron utilizados y se seleccionaron los programas de análisis específicos (véase la Tabla de Materiales, punto 7). Sin embargo, otras configuraciones MEA comercial y otros paquetes de software son adecuados también para estas operaciones. Hemos evaluado previamente las respuestas de nuestras culturas en 3 puntos diferentes de tiempo y mostró un aumento de la actividad con el tiempo de cultivo prolongado 5. Aquí te sugerimos 18 días in vitro para las grabaciones. MEA sistemas que permiten grabaciones continuas en cámaras estériles, humedecidas, podrían facilitar la identificación de los puntos de tiempo óptimos para cada tipo de cultivo. Un inconveniente importante de este bioensayo es la alta variación en tque el número de electrodos por la cultura que muestran respuestas a la estimulación. Esta tasa de respuestas a la estimulación depende principalmente de cuatro factores: la densidad de las neuritas en el cultivo, los contactos entre las neuritas y los electrodos, el diámetro de las neuritas o haces de neuritas, y la impedancia de los electrodos. En cuanto a la densidad de las neuritas, sólo neuritas que crecen sobre al menos dos electrodos se pueden utilizar para los experimentos de estimulación. El contacto entre las neuritas y los electrodos depende del tejido circundante que puede, por una parte aislar las neuritas desde el electrodo, y por lo tanto empeorar el contacto, o, por el contrario, aislar las neuritas y el electrodo del baño circundante y por lo tanto mejorar el contacto. la densidad del tejido, así como el tamaño de las neuritas, se definen por el explante usado y de las condiciones de cultivo. cultivos neuronales disociadas también se han probado con éxito pero la densidad neuronal en estos cultivos es mucho menor, lo que resulta en un número reducido de recording electrodos. Por lo tanto, el cultivo celular se debe adaptar a la pregunta científica específica a tratar. Por último, la impedancia de los electrodos se obtiene principalmente por el tamaño y la superficie de los electrodos. Materiales, la creación de una superficie grande tal como negro de platino, como se muestra en la Figura 3, la disminución de la impedancia de los electrodos también puede mejorar el acoplamiento entre los electrodos y neuritas 7-9. Las estrategias para mejorar la tasa de éxito de la estimulación, por lo tanto incluyen la optimización de las condiciones de cultivo, el aumento del número de electrodos totales o densidad de los electrodos y la modulación de la superficie del electrodo 10. Hasta ahora, la caracterización electrofisiológica de las neuronas SG se había realizado utilizando técnicas de patch clamp. Esto permite registros intracelulares de los potenciales de acción y análisis detallado de las corrientes iónicas intracelulares deneuronas individuales. Aquí presentamos un bioensayo in vitro que puede ser usado para estudiar los perfiles de actividad de las neuronas del ganglio espiral mediante el análisis de la actividad espontánea o las respuestas a la estimulación extracelular de muchas neuronas simultáneamente. Además, la interacción entre el electrodo y las neuronas del ganglio espiral puede ser estudiado y optimizado por aplicación de materiales modificados o nuevos. Por último, aunque no se muestra aquí, esta plataforma se puede utilizar en combinación con un electrodo externo, montado en un micromanipulador como demostrado recientemente por nuestro grupo 5, con el fin de estudiar la relación entre la distancia de la actividad del electrodo y la cultura estimulante. Todos estos aspectos novedosos permiten la imitación de las características clave de electrodos implante coclear puede conducir al diseño de dispositivos protésicos novedosas. Nuestro modelo es una herramienta muy útil en vitro para investigar las estrategias para mejorar la eficacia de la estimulación de las neuronas auditivas y más opLa tecnología IC timize. Una vez que se domina la técnica, se podría prever la detección de la modificación de una serie de variables: a) diferentes poblaciones neuronales, b) de diferentes materiales de electrodo / tamaño / impedancias c) realizan experimentos crónicos para probar la toxicidad toxicidad material o electrodo de estimulación inducida, la cual podría arrojar luz sobre seguros y más eficaces protocolos de estimulación por matrices de electrodos en vivo.

In accordance with the World Health Organization, 360 million people worldwide suffer from hearing loss with profound consequences on professional and private life. Hearing aids can restore sensory function in moderate forms of hearing loss; however, for the most severe cases, the most effective treatment option is a prosthetic device called a cochlear implant (CI). CIs contain a linear electrode array of up to 24 electrodes, which is surgically inserted into the scala tympani of the cochlea. The electrodes directly stimulate the spiral ganglion neurons, forming the auditory nerve 1. 
With more than 300,000 devices implanted worldwide, CIs are very successful medical implants and rank among the most cost-effective procedure ever reported. Despite its success the cochlear implant still has limitations such as reduced frequency resolution compared to physiological hearing. This can lead to deficits in effective communication in groups or noisy environments, and the ability to decipher very complex sounds such as music. This reduced frequency resolution is likely due to the gap between the CI electrodes and the spiral ganglion neurons, leading to stimulation of large groups of neurons. This gap is in the range of hundreds of micrometers 2,3. Elimination of this gap would facilitate the stimulation of smaller groups of neurons per electrode, thereby increasing frequency resolution and overall performance of the device 4.
To study the influence of the gap between the electrode and the neuron and the effect of various optimized stimulation protocols, we have developed an in vitro bioassay based on a non-invasive electrophysiological characterization of SGNs on multi electrode arrays (MEAs) 5. Additionally, MEAs can be easily modified to vary electrode shape, size, material and surface roughness, to optimize the neuron-electrode interface. The following is a step-by-step protocol to reproducibly obtain recordings from murine spiral ganglion neuron cultures and assess the dependency on the above-mentioned parameters.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="687">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:281px;">culture medium</td>
			<td style="width:140px;"></td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:159px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Neurobasal medium</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>21103-049</td>
			<td>24 ml (for 25 ml)</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">HEPES</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>15630-080</td>
			<td>250 &#956;l (for 25 ml)</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Glutamax</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>35050-061</td>
			<td>250 &#956;l (for 25 ml)</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">B27</td>
			<td style="width:140px;">Invitrogen</td>
			<td>17504-044</td>
			<td>500 &#956;l (for 25 ml)</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">FBS</td>
			<td>GIBCO</td>
			<td>10099-141</td>
			<td>10% (for 25 ml)</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">BDNF</td>
			<td>R&#38;D Systems</td>
			<td>248-BD-025/CF</td>
			<td>final 5 ng/ml (for 25 ml)</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Name</td>
			<td>Company&#160;</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">extracellular solution (pH 7.4)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">NaCl</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>145mM</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">KCl</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>4mM</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">MgCl2</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>1mM</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">CaCl2</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>2mM</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">HEPES</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>5mM</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Na-pyruvate</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>2mM</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Glucose</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>5mM</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Name</td>
			<td>Company&#160;</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">blocking solution</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">PBS</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td align="right">10010023</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">BSA</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>A4503-50G</td>
			<td align="right">2%</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Triton X-100</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>X100</td>
			<td align="right">0.01%</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Name</td>
			<td>Company&#160;</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Immunostaining solutions</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">TuJ</td>
			<td>R&#38;D Systems</td>
			<td>MAB1195</td>
			<td>dil 1:200</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">DAPI</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>D9542</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Paraformaldehyde</td>
			<td>Sigma</td>
			<td align="right">158127</td>
			<td align="right">4%</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Fluoreshild</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>F6057</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Name</td>
			<td>Company&#160;</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">plastic/tools</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">petri dish 35 mm</td>
			<td>Huberlab</td>
			<td>7.627 102</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">petri dish 94 mm</td>
			<td>Huberlab</td>
			<td>7.633 180</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Dumont #5 tweezer</td>
			<td>WPI</td>
			<td align="right">14098</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Dumont #55 tweezer</td>
			<td>WPI</td>
			<td align="right">14099</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Name</td>
			<td>Company&#160;</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Materials&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Enzymatic solution: Terg-a-Zyme</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>Z273287-11KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Extracellular Matrix (ECM) mix: Matrigel TM</td>
			<td>Corning</td>
			<td align="right">356230</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">MEA electrodes</td>
			<td>Qwane Biosciences</td>
			<td></td>
			<td>(Lausanne, Switzerland)</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Name</td>
			<td>Company&#160;</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Labview</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td></td>
			<td>Switzerland</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">IgorPro</td>
			<td>WaveMetrics</td>
			<td></td>
			<td>Lake Oswega, USA</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

spiral ganglion neuron explant culture and electrophysiology on multi electrode arrays

Spiral ganglion neurons (SGNs) participate in the physiological process of hearing by relaying signals from sensory hair cells to the cochlear nucleus in the brain stem. Loss of hair cells is a major cause of sensory hearing loss. Prosthetic devices such as cochlear implants function by bypassing lost hair cells and directly stimulating SGNs electrically, allowing for restoration of hearing in deaf patients. The performance of these devices depends on the functionality of SGNs, the implantation procedure and on the distance between the electrodes and the auditory neurons. 
We hypothesized, that reducing the distance between the SGNs and the electrode array of the implant would allow for improved stimulation and frequency resolution, with the best results in a gapless position. Currently we lack in vitro culture systems to study, modify and optimize the interaction between auditory neurons and electrode arrays and characterize their electrophysiological response. To address these issues, we developed an in vitro bioassay using SGN cultures on a planar multi electrode array (MEA). With this method we were able to perform extracellular recording of the basal and electrically induced activity of a population of spiral ganglion neurons. We were also able to optimize stimulation protocols and analyze the response to electrical stimuli as a function of the electrode distance. This platform could also be used to optimize electrode features such as surface coatings.

La Figura 1 resume el procedimiento para el aislamiento de los tejidos, la preparación y la cultura de MEA. Mostramos los pasos consecutivos de la disección de tejidos para aislar el ganglio espiral (SG) del epitelio sensorial del órgano de Corti (OC) y estría vascular (SV) y anejas ligamento espiral (Figura 1 A - C). Explantes de ganglio espiral (3-4 en número) se cortan con micro-tijeras del ganglio como se ilustra esquemáticamente en la figura 1D y se coloca en MEA (Figura 1E), sobre el área ocupada electrodo (2,2 mm 2). El OC es colocado en proximidad, fuera de la superficie del electrodo. El crecimiento del cultivo se puede controlar a través del tiempo (Figura 1G). Un diagrama esquemático del protocolo se muestra en la Figura 1F. actividad electrofisiológica se puede detectar después de 6 días de cultivo, que aumentan con el tiempo de cultivo prolongado. Nosotros somosecommend evaluación de 18 culturas día, que producen un número significativamente mayor de electrodos de registro en comparación con los puntos de tiempo anteriores 5. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/54538/54538fig1.jpg" /> Figura 1. Preparación del cultivo celular. (A) diseccionó recién oído interno de ratón. Blanco línea discontinua indica la ubicación de la cóclea, negro línea discontinua indica la región vestibular. Oído interno (B) de ratón después de la eliminación de la pared ósea coclear. giros cocleares se indican mediante líneas de trazos blancos. (C) La espiral ganglio (SG) y modiolo, el órgano de Corti (OC) y la estría vascular (SV) y el ligamento espiral se muestran después de la disección. (D) Esquema de la SG y la disección y preparación OC SG explante {figure adaptado de 5 con la aprobación del editor}. (E) Ilustración de la matriz de electrodos múltiples utilizado en este estudio. recodificaciónelectrodos están organizados en una cuadrícula rectangular en el centro y ocupan un área de 2,2 mm 2. se ilustran electrodos de tierra 4 y contactos secundarios. (F) Esquema del protocolo de cultivo. Las grabaciones se realizaron en el día 18. (G) Representante imágenes (imágenes de campo claro) y esquemas de los explantes SG sobre MEA monitoreado en la cultura en el día 1, 6 y 18. Las barras de escala = 400 micras. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54538/54538fig1large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> La actividad espontánea puede ser detectada en MEA y se muestra como un gráfico de trama, donde cada línea del gráfico representa un pico detectado. Un ejemplo representativo que muestra la actividad espontánea detectada a partir de varios electrodos (diferentes colores en los gráficos) se muestra (Figura 2A, 2B y 2C). <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; Además, los electrodos de MEA se puede utilizar para estimular el cultivo. Un ejemplo representativo que muestra un impulso bifásico utilizado para la estimulación (Figura 2D), 5 electrodos que respondieron (trazas rojas) y electrodos de no responder (huellas azules) se muestra en la Figura 2E. Para estos experimentos se utilizó un electrodo para la estimulación y todos los otros electrodos para la grabación. los potenciales de acción individuales aparecieron 1 ms después de que el artefacto de estimulación (cabeza de flecha negro). El MEA se puede immunostained al final del procedimiento con el fin de evaluar la cobertura de los procesos neuronales sobre el área del electrodo. El electrodo se indica en verde en la figura 2F se utilizó para la estimulación, y los electrodos indicados en rojo se utiliza para registrar las respuestas (Figura 2E). <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/54538/54538fig2.jpg" /> Figura 2. Los datos sobre las grabaciones. MEA (A &lt;/ Strong&gt;) Las huellas de las grabaciones originales de seis de cada 63 electrodos que muestran actividad espontánea. Plot (B) de la trama de los seis electrodos de la Figura 2A después de la detección pico. Cada barra representa un potencial de acción. (C) parcela Raster incluyendo todos los electrodos (como en A y B) La actividad se registró a partir de 63 electrodos (canales con un número 0-63) para 2 min. (D) Un estímulo bifásica con una duración total de 80 microsegundos y una amplitud de 80 mu se utilizó para la estimulación de la cultura de un electrodo (E58 en la Figura 2F). (E) Ejemplo representativo de trazas de datos en bruto obtenidos tras la estimulación del electrodo 58 que muestra los potenciales de acción (trazas rojas) o sin respuestas (huellas azules) después de la estimulación (negro punta de flecha). (F) cultura ganglio espiral en MEA a inmunotinción para el marcador neuronal TUJ (verde) en el final del experimento para visualizar neuro<html> la cobertura final del área del electrodo {figure adaptado de 5 con la aprobación del editor}. Electrodo 58 utilizado para la estimulación se indica en verde, los electrodos que respondieron se indican en rojo. Barra de escala = 50 micras. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54538/54538fig2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> Por último, la configuración MEA permite estudiar la posible modificación superficie del electrodo que puede aumentar la sensibilidad de grabación. Dos electrodos MEA comercialmente disponibles se utilizaron en este estudio con dos superficies de platino diferentes: gris platino (gris Pt), que consiste en un 150 gruesa capa Pt nm (impedancia: 400 KOhmios / 1 KHz) y Negro Platinum, (Negro, Pt), obtenido por deposición electroquímica de Pt al final del proceso de micro-fabricación (impedancia: 20 KOhmios / 1 KHz). Ver Tabla de Materiales (punto 6) para más detalles. ent &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; seis experimentos independientes MEA se realizaron según el tipo de electrodo de Pt Negro MEA permite la detección de la actividad neuronal en un mayor número de electrodos por MEA (Figura 3A) y la reducción de. la amplitud de estímulo necesario para provocar una respuesta (Figura 3B). Se analizaron durante 30-35 pares de electrodos independientes, en 6 experimentos diferentes, el umbral de corriente necesaria para lograr una respuesta. electrodos Negro Pt un rendimiento significativamente mejor que muestra un umbral de 31,09 μ a +/- 2,4 en comparación con electrodos de Pt gris 47,57 μ a +/- 1,97. <img alt="figura 3" src="/files/ftp_upload/54538/54538fig3.jpg" /> Figura 3. Comparación de gris vs Negro electrodos de Pt. Hay dos tipos de electrodos (Gris y Negro Pt) se compararon lado a lado usando 12 culturas MEA independientes, 6 de cada tipo MEA. (A) El número total de reelectrodos correspon- por experimento se muestra. Se muestra (B) umbral de amplitud para obtener una respuesta, medida con 30-35 pares de electrodos independientes en 6 experimentos independientes MEA. Los datos se muestran como la media +/- SD. (Prueba de la t de Student p &lt;0,001) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54538/54538fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

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Spiral Ganglion Neuron Explant Culture and Electrophysiology on Multi Electrode Arrays

We present a protocol to culture primary murine spiral ganglion neuron explants on multi electrode arrays to study neuronal response profiles and optimize stimulation parameters. Such studies aim to improve the neuron-electrode interface of cochlear implants to benefit hearing in patients as well as the energy consumption of the device.

Ganglio espiral neurona explante cultura y Electrofisiología de multi electrodos matrices

Spiral ganglion neurons (SGNs) participate in the physiological process of hearing by relaying signals from sensory hair cells to the cochlear nucleus in ...

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