Name: methodology for biomimetic chemical neuromodulation of rat retinas with the neurotransmitter glutamate in vitro
Uploaded: 2017-12-19T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Methodology for Biomimetic Chemical Neuromodulation of Rat Retinas with the Neurotransmitter Glutamate In Vitro at JoVE.com

Работы, представленные в документе был поддержан национального научного фонда, новые рубежи в области научных исследований и инноваций (NSF-EFRI) программа предоставить номер 0938072. Содержание этого документа являются исключительно ответственности авторов и не обязательно отражают официальную точку зрения NSF. Авторы также хотел бы поблагодарить д-ра Samsoon Инаятом за его работу, проектирование и тестирование начальной экспериментальной установки для химической стимуляции и г-н Ashwin Raghunathan за его работу, проектирования, изготовления и оценки microfluidic многопортовое устройство, используемое в Это исследование.

Все эксперименты на животных были проведены в соответствии с принципами, изложенными в руководстве национального исследовательского совета для ухода и использования лабораторных животных. Животных обработки и эвтаназии протоколы были рассмотрены и одобрены институциональный уход ?...

<ol>
	<li>Pascolini, D., Mariotti, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+estimates+of+visual+impairment:+2010.">Global estimates of visual impairment: 2010.</a> Br J Ophthalmol. , (2011).</li><li>Fritsche, L. G., Fariss, R. N., Stambolian, D., Abecasis, G. R., Curcio, C. A., Swaroop, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age-Related+Macular+Degeneration:+Genetics+and+Biology+Coming+Together.">Age-Related Macular Degeneration: Genetics and Biology Coming Together.</a> Annu Rev Genomics Hum Genet. 15, 151-171 (2014).</li><li>Marc, R. E., 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=Neural+reprogramming+in+retinal+degeneration.">Neural reprogramming in retinal degeneration.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 48, 3364-3371 (2007).</li><li>Jones, B. W., Kondo, M., Terasaki, H., Lin, Y., McCall, M., Marc, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinal+remodeling.">Retinal remodeling.</a> Jpn J Ophthalmol. 56, 289-306 (2012).</li><li>Soto, F., Kerschensteiner, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+remodeling+of+neuronal+circuits+in+early+retinal+degeneration.">Synaptic remodeling of neuronal circuits in early retinal degeneration.</a> Front Cell Neurosci. 9, (2015).</li><li>Trenholm, S., Awatramani, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Origins+of+spontaneous+activity+in+the+degenerating+retina.">Origins of spontaneous activity in the degenerating retina.</a> Front Cell Neurosci. 9, (2015).</li><li>Euler, T., Schubert, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+Independent+Oscillatory+Networks+in+the+Degenerating+Retina.">Multiple Independent Oscillatory Networks in the Degenerating Retina.</a> Front Cell Neurosci. 9, (2015).</li><li>Boye, S. E., Boye, S. L., Lewin, A. S., Hauswirth, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Comprehensive+Review+of+Retinal+Gene+Therapy.">A Comprehensive Review of Retinal Gene Therapy.</a> Mol Ther. 21, 509-519 (2013).</li><li>Schwartz, S. D., 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=Human+embryonic+stem+cell-derived+retinal+pigment+epithelium+in+patients+with+age-related+macular+degeneration+and+Stargardt's+macular+dystrophy:+follow-up+of+two+open-label+phase+1/2+studies.">Human embryonic stem cell-derived retinal pigment epithelium in patients with age-related macular degeneration and Stargardt's macular dystrophy: follow-up of two open-label phase 1/2 studies.</a> The Lancet. 385, 509-516 (2015).</li><li>Reh, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoreceptor+Transplantation+in+Late+Stage+Retinal+Degeneration.">Photoreceptor Transplantation in Late Stage Retinal Degeneration.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 57, (2016).</li><li>Zrenner, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fighting+blindness+with+microelectronics.">Fighting blindness with microelectronics.</a> Sci Transl Med. 5, (2013).</li><li>Humayun, M. S., de Juan, E., Dagnelie, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Bionic+Eye:+A+Quarter+Century+of+Retinal+Prosthesis+Research+and+Development.">The Bionic Eye: A Quarter Century of Retinal Prosthesis Research and Development.</a> Ophthalmol. 123, S89-S97 (2016).</li><li>Cruz, L., 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=The+Argus+II+epiretinal+prosthesis+system+allows+letter+and+word+reading+and+long-term+function+in+patients+with+profound+vision+loss.">The Argus II epiretinal prosthesis system allows letter and word reading and long-term function in patients with profound vision loss.</a> Br J Ophthalmol. 97, 632-636 (2013).</li><li>Zrenner, E., 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=Subretinal+electronic+chips+allow+blind+patients+to+read+letters+and+combine+them+to+words.">Subretinal electronic chips allow blind patients to read letters and combine them to words.</a> P R Soc B. 278, 1489-1497 (2011).</li><li>Stronks, H. C., Dagnelie, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+functional+performance+of+the+Argus+II+retinal+prosthesis.">The functional performance of the Argus II retinal prosthesis.</a> Expert Rev Med Devices. 11, 23-30 (2014).</li><li>Stingl, K., 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=Artificial+vision+with+wirelessly+powered+subretinal+electronic+implant+alpha-IMS.">Artificial vision with wirelessly powered subretinal electronic implant alpha-IMS.</a> P R Soc B. 280, (2013).</li><li>Rizzo, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Update+on+retinal+prosthetic+research:+the+Boston+Retinal+Implant+Project.">Update on retinal prosthetic research: the Boston Retinal Implant Project.</a> J Neuroophthalmol. 31, 160-168 (2011).</li><li>Ayton, L. N., 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=First-in-Human+Trial+of+a+Novel+Suprachoroidal+Retinal+Prosthesis.">First-in-Human Trial of a Novel Suprachoroidal Retinal Prosthesis.</a> PLoS ONE. 9, e115239 (2014).</li><li>Chuang, A. T., Margo, C. E., Greenberg, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinal+implants:+a+systematic+review.">Retinal implants: a systematic review.</a> Br J Ophthalmol. 98, 852-856 (2014).</li><li>Cai, C., Twyford, P., Fried, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+response+of+retinal+neurons+to+high-frequency+stimulation.">The response of retinal neurons to high-frequency stimulation.</a> J Neural Eng. 10, 036009 (2013).</li><li>Eiber, C. D., Lovell, N. H., Suaning, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Attaining+higher+resolution+visual+prosthetics:+a+review+of+the+factors+and+limitations.">Attaining higher resolution visual prosthetics: a review of the factors and limitations.</a> J Neural Eng. 10, 011002 (2013).</li><li>Humayun, M., Propst, R., de Juan, E., McCormick, K., Hickingbotham, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bipolar+surface+electrical+stimulation+of+the+vertebrate+retina.">Bipolar surface electrical stimulation of the vertebrate retina.</a> Arch Ophthalmol. 112, 110-116 (1994).</li><li>Zrenner, E., 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=Can+subretinal+microphotodiodes+successfully+replace+degenerated+photoreceptors?.">Can subretinal microphotodiodes successfully replace degenerated photoreceptors?.</a> Vision Res. 39, 2555-2567 (1999).</li><li>Majji, A. B., Humayun, M. S., Weiland, J. D., Suzuki, S., D'Anna, S. A., de Juan, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-Term+Histological+and+Electrophysiological+Results+of+an+Inactive+Epiretinal+Electrode+Array+Implantation+in+Dogs.">Long-Term Histological and Electrophysiological Results of an Inactive Epiretinal Electrode Array Implantation in Dogs.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 40, 2073-2081 (1999).</li><li>Peterman, M. C., Noolandi, J., Blumenkranz, M. S., Fishman, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localized+chemical+release+from+an+artificial+synapse+chip.">Localized chemical release from an artificial synapse chip.</a> PNAS. 101, 9951-9954 (2004).</li><li>Finlayson, P. G., Iezzi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glutamate+stimulation+of+retinal+ganglion+cells+in+normal+and+s334ter-4+rat+retinas:+a+candidate+for+a+neurotransmitter-based+retinal+prosthesis.">Glutamate stimulation of retinal ganglion cells in normal and s334ter-4 rat retinas: a candidate for a neurotransmitter-based retinal prosthesis.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 51, 3619-3628 (2010).</li><li>Inayat, S., Rountree, C. M., Troy, J. B., Saggere, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+stimulation+of+rat+retinal+neurons:+feasibility+of+an+epiretinal+neurotransmitter-based+prosthesis.">Chemical stimulation of rat retinal neurons: feasibility of an epiretinal neurotransmitter-based prosthesis.</a> J Neural Eng. 12, 016010 (2015).</li><li>Rountree, C. M., Inayat, S., Troy, J. B., Saggere, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+stimulation+of+the+retina+with+subretinally+injected+exogenous+neurotransmitter:+A+biomimetic+alternative+to+electrical+stimulation.">Differential stimulation of the retina with subretinally injected exogenous neurotransmitter: A biomimetic alternative to electrical stimulation.</a> Sci Rep. 6, 38505 (2016).</li><li>Ray, A., Sun, G. J., Chan, L., Grzywacz, N. M., Weiland, J., Lee, E. -. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphological+alterations+in+retinal+neurons+in+the+S334ter-line3+transgenic+rat.">Morphological alterations in retinal neurons in the S334ter-line3 transgenic rat.</a> Cell Tissue Res. 339, 481-491 (2010).</li><li>Martinez-Navarrete, G., Seiler, M. J., Aramant, R. B., Fernandez-Sanchez, L., Pinilla, I., Cuenca, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinal+degeneration+in+two+lines+of+transgenic+S334ter+rats.">Retinal degeneration in two lines of transgenic S334ter rats.</a> Exp Eye Res. 92, 227-237 (2011).</li><li>. Sigma Aldrich Ames Medium Product Information Sheet Available from: <a target="_blank" href="https://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Sigma/Product_Information_Sheet/1/a1420pis.pdf">https://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Sigma/Product_Information_Sheet/1/a1420pis.pdf</a> (2017)</li><li>Reinhard, K., 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=Step-By-Step+instructions+for+retina+recordings+with+perforated+multi+electrode+arrays.">Step-By-Step instructions for retina recordings with perforated multi electrode arrays.</a> PLoS ONE. 9, e106148 (2014).</li><li>Izumi, Y., Kirby, C. O., Benz, A. M., Olney, J. W., Zorumski, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=M&#252;ller+cell+swelling,+glutamate+uptake,+and+excitotoxic+neurodegeneration+in+the+isolated+rat+retina.">M&#252;ller cell swelling, glutamate uptake, and excitotoxic neurodegeneration in the isolated rat retina.</a> Glia. 25, 379-389 (1999).</li><li>Tunnicliff, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glutamate+uptake+by+chick+retina.">Glutamate uptake by chick retina.</a> Biochem J. 150, 297-299 (1975).</li><li>Schwartz, E. A., Tachibana, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiology+of+glutamate+and+sodium+co-transport+in+a+glial+cell+of+the+salamander+retina.">Electrophysiology of glutamate and sodium co-transport in a glial cell of the salamander retina.</a> J Physiol (Lond). 426, 43-80 (1990).</li><li>Muller, A., Maurin, L., Bonne, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Free+radicals+and+glutamate+uptake+in+the+retina.">Free radicals and glutamate uptake in the retina.</a> Gen Pharmacol- Vasc S. 30, 315-318 (1998).</li><li>Dhingra, N. K., Kao, Y. -. H., Sterling, P., Smith, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contrast+threshold+of+a+brisk-transient+ganglion+cell+in+vitro.">Contrast threshold of a brisk-transient ganglion cell in vitro.</a> J of Neurophysiol. 89, 2360-2369 (2003).</li><li>Ahlers, M. T., Ammerm&#252;ller, 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+system+for+precise+temperature+control+of+isolated+nervous+tissue+under+optical+access:+Application+to+multi-electrode+recordings.">A system for precise temperature control of isolated nervous tissue under optical access: Application to multi-electrode recordings.</a> J of Neurosci Methods. 219, 83-91 (2013).</li><li>Feke, G. T., Tagawa, H., Deupree, D. M., Goger, D. G., Sebag, J., Weiter, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blood+flow+in+the+normal+human+retina.">Blood flow in the normal human retina.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 30, 58-65 (1989).</li><li>Purves, D., 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=The+Retina.">The Retina.</a> Neuroscience. , (2001).</li></ol>

Метод, представленные здесь, демонстрирует уникальный нейронной стимуляции парадигма, в которой нейроны сетчатки химически стимулируются путем впрыскивать родной нейромедиатора химических веществ в недрах сетчатки в пробирке. Этот метод химического стимуляции предлагает неск?...

Фоторецептор дегенеративных заболеваний, таких как пигментный ретинит и age-related macular вырождения, являются ведущими наследуемые причины потери зрения и в настоящее время неизлечимых1,2. Хотя эти болезни возникают из целого ряда специфических генетических мутаций, фоторецепторных дегенеративные заболевания как группы характеризуются постепенной потери фоторецепторных клеток в сетчатке глаза, которые в конечном итоге приводит к слепоте. Потерю фоторецепторных клеток триггеров широко реконструкции всей сетчатке, но выжившие сетчатки нейронов, в том числе биполярное клетки и РГК, остаются неповрежденными и относительно функциональных даже на продвинутых стадиях фоторецепторных дегенерации3 ,4,5,6,7.
Механизмы и патологии этих заболеваний были хорошо характеризуется3,4,5,6,7 , но эффективным средством лечения остается труднодостижимой. За последние три десятилетия во всем мире Ученые исследовали различные терапевтические процедуры для восстановления зрения тем, кто пострадал с фоторецепторных дегенеративных заболеваний, включая генной терапии8, стволовых клеток лечение9, сетчатки трансплантация10и11,искусственной стимуляции12 сохранившихся нейронов сетчатки. Из них наиболее клинически доступны сетчатки протезы, которые являются искусственные нейростимуляция устройств, которые традиционно использовали массив Электроды электрически стимулировать биполярных клеток или РГК в конкретных моделей с целью Создание искусственных визуального восприятия в11пациентов. Нынешнее поколение электрических протезы, например Argus II13 и14 устройств альфа-IMS, достигли клинический утверждения и предварительные исследования показали, что они могут улучшить качество жизни пациентов путем восстановления мера видения с помощью epiretinal (передней части сетчатки) и subretinal (задней части сетчатки) имплантированных устройств,1516. Исследовательские группы во всем мире работают на продвижении сетчатки протезы за успехи этих первого поколения устройств17,18,19,20 , но столкнулись с трудности, проектирование электрических протез, способный восстановление высокая острота зрения ниже уровня правовой слепоты для пациентов. Недавние исследования показали, что достижение более высоким пространственным разрешением чем включаемые нынешнего поколения на основе электрических протезов является сложной задачей из-за ограничения впрыска заряд, который требует использования большого электродов безопасно стимулировать нейроны сетчатки ценой пространственное разрешение, т.е. острота11,21. Кроме того, электрической стимуляции еще ограниченный, поскольку он обычно стимулирует все близлежащие клетки и поэтому вызывает неестественно и запутанной восприятия больных, главным образом потому, что это по сути противоестественно стимуляции парадигма21. Тем не менее первые успехи электрической стимуляции продемонстрировали, что искусственные нейростимуляция может быть эффективным средством лечения дегенеративных заболеваний фоторецептор. Это позволяет предположить, что даже более эффективным средством лечения может быть достижимыми, стимулируя сетчатки с нейромедиатором химических веществ, природные агенты коммуникации на химические синапсы. Цель метода, представленных в настоящем документе заключается в изучении терапевтические возможности химического стимуляции, который пытается имитировать природные системы синаптической связи между сетчатки нейронов, как альтернатива электрическим стимуляции биоимитирующие для сетчатки протез.
Перевод концепции терапевтической химической стимуляции к химической протез сетчатки опирается на химически активации целевой сетчатки нейронов с небольшим количеством родной нейротрансмиттеров, например глутамата, выпустили через microfluidic устройство состоит из большой массив microports в ответ на визуальной стимуляции. Таким образом химический протез сетчатки по существу бы biomimetic искусственных фоторецепторных слой, который переводит фотонов, естественно достигает сетчатки химические сигналы. Так как эти химические сигналы используют же нейротрансмиттеров, используемых в обычных сетчатки сигнализации и стимулировать сохранившихся сетчатки нейронов выродились сетчатки через же синаптических пути, используемые пути нормальное зрение, результате visual восприятие, достигнуто путем химического протез сетчатки может быть более естественным и понятным по сравнению с одним вызвали через электрические протеза. Кроме того, поскольку microports, через которые выпускаются нейротрансмиттеров могут быть сделаны очень маленькие и выстроились в высокой плотности, в отличие от электродов, потенциальных химических протезов может быть способны достичь больше фокуса стимуляции и выше пространственных разрешение, чем электрические протеза. Таким образом основываясь на эти потенциальные преимущества, химическая протез сетчатки предлагает весьма перспективной альтернативой электрические протезы.
Химические стимуляция сетчатки, однако, сравнительно мало исследована до недавнего времени. В то время как электрическая стимуляция сетчатки хорошо характеризуется течение десятилетий работы в пробирке22,23, в естественных условиях23,24и клинических исследований13 ,14, исследования по химическим стимуляции были ограничены исключительно несколько в vitro работ25,26,27,28. Iezzi и Финлейсон26 и Инайат и др. 27 продемонстрировал epiretinal химических стимуляция сетчатки в пробирке с помощью одного электрода и массив многоэлектродный (MEA), соответственно, для записи глутамата вызывали ответов нейронов сетчатки. Совсем недавно, Рантри и др. 28 продемонстрировал дифференциального стимуляции и выключения сетчатки путей, с помощью глутамата из стороны субретинальное и МПС для записи нейронных ответов от нескольких сайтов на сетчатке.Хотя эти работы предварительно создали возможности химического стимуляции, необходимы дальнейшие исследования расследовать многие аспекты этого подхода, помимо тех, которые пока рассмотрены25,,2627 , 28и тонкой настройки параметров терапевтического стимуляции в моделях животных и in vitro и in vivo до воплощения этой концепции к химической протез сетчатки как обсуждалось выше. Однако в настоящее время существует установившейся методологии для выполнения химической стимуляция сетчатки в литературе и методы, используемые в предыдущих работах не были описаны в таких деталях как бы важное значение для репликативной исследований. Таким образом основания для этого методы бумага является предоставить четкие рамки для проведения в vitro химических стимуляция сетчатки для этих следователей интересует либо репликация наших предыдущих исследований27, 28 или дальнейшего продвижения этой нарождающейся концепции химических нейростимуляция.
Здесь мы показываем метод для проведения в vitro химических стимуляция сетчатки нейронов в wholemount сетчатки крыс одичал тип и фоторецепторных выродились крысы модель, которая тесно имитирует прогрессирование дегенеративных фоторецепторных заболевания в организме человека. В разработке этого метода стимуляции в vitro моделей лежит оценить терапевтический диапазон различных параметров стимуляции и изучения нейронных ответ характеристики, которые было бы невозможно или сложно наблюдать в в VIVO моделей, особенно в ходе первоначального исследования сосредоточены на оценке целесообразности этого подхода. В этой процедуре мы покажем как одного сайта, так и одновременного многосайтовой химических стимуляцию сетчатки путем предоставления небольших количествах 1 мм глутамата вблизи целевой сетчатки нейронов через коммерчески доступных однопортовый стекла micropipettes и пользовательского micromachined microfluidic многопортовые устройства, соответственно. Хотя одного сайта и многосайтовой стимуляцию достичь основной цели расследования терапевтические возможности химических neuromodulation, каждая служит собственный с уникальным преимуществом. Стимуляции одного сайта, который может быть достигнуто с коммерчески доступных предварительно вытащил стекла micropipettes, может использоваться для вставки химических веществ непосредственно в недрах сетчатки на одном сайте и служит для расследования, если наблюдаемый RGC всплеска ставка ответы, которые похожи на визуально вызвала легких ответов можно централизовано вызвали в месте инъекции. С другой стороны, Мульти сайт стимуляции, который требует специально сфабрикованы microfluidic многопортовые устройства, может использоваться для вставки химических веществ пространственно на нескольких сайтах на поверхности сетчатки и служит расследовать как хорошо глутамата вызывали RCG ответ шаблоны соответствуют закономерности инъекции глутамата в шаблон стимуляции исследований.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Microelectrode array, perforated layout</td>
			<td>Multi Channel Systems, GmbH</td>
			<td>60pMEA200/30iR-Ti-pr</td>
			<td>http://www.multichannelsystems.com/products/microelectrode-arrays/60pmea20030ir-ti</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MEA amplifier</td>
			<td>Multi Channel Systems, GmbH</td>
			<td>MEA1060-Inv</td>
			<td>http://www.multichannelsystems.com/products/mea1060-inv</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bottom perfusion groundplate for pMEA</td>
			<td>Multi Channel Systems, GmbH</td>
			<td>MEA1060-Inv-(BC)-PGP</td>
			<td>http://www.multichannelsystems.com/products/mea1060-inv-bc-pgp</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3-axis Motorized Micromanipulator</td>
			<td>Sutter Instruments, Novato, CA</td>
			<td>MP-285</td>
			<td>https://www.sutter.com/MICROMANIPULATION/mp285.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micromanipulator Control System</td>
			<td>Sutter Instruments, Novato, CA</td>
			<td>MPC-200</td>
			<td>https://www.sutter.com/MICROMANIPULATION/mpc200.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gantry style micromanipulator stand with linear slide</td>
			<td>Sutter Instruments, Novato, CA</td>
			<td>MT-75/LS</td>
			<td>https://www.sutter.com/STAGES/mt75.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8-channel Programmable Multichannel Pressure Injector</td>
			<td>OEM: MicroData Instrument, S. Plainfield, NJ 
			Vendor: Harvard Apparatus UK</td>
			<td>PM-8000 or PM-8</td>
			<td>OEM: http://www.microdatamdi.com/pm8000.htm 
			Vendor: https://www.harvardapparatus.co.uk/webapp/wcs/stores/servlet/product_11555_10001_39808_-1_HAUK_ProductDetail</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Axopatch 200A Integrating Patch Clamp Amplifier</td>
			<td>Molecular Devices, Sunnyvale, CA</td>
			<td>Axopatch 200A</td>
			<td>Axopatch 200A has been replaced with a newer model Axopatch 200B: 
			https://www.moleculardevices.com/systems/axon-conventional-patch-clamp/axopatch-200b-amplifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Patch clamp headstage</td>
			<td>Molecular Devices, Sunnyvale, CA</td>
			<td>CV 201A</td>
			<td>http://mdc.custhelp.com/app/answers/detail/a_id/16554/~/axopatch-200a%3A-selection-cv-headstage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum waste kit</td>
			<td>ALA Scientific Instruments, Farmingdale, NY</td>
			<td>VMK</td>
			<td>http://alascience.com/product/vacuum-waste-kit/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette holder</td>
			<td>Warner Instruments, Hamden, CT</td>
			<td>QSW-A10P</td>
			<td>https://www.warneronline.com/product_info.cfm?id=915</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pre-pulled 10 &#956;m tip diameter glass micropipettes</td>
			<td>World Precision Instruments, Sarasota, FL</td>
			<td>TIP10TW1</td>
			<td>https://www.wpiinc.com/products/laboratory-supplies/make-selection-pre-pulled-glass-pipettes-plain/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zoom stereomicroscope</td>
			<td>Nikon, Tokyo, Japan</td>
			<td>SMZ-745T</td>
			<td>https://www.nikoninstruments.com/Products/Stereomicroscopes-and-Macroscopes/Stereomicroscopes/SMZ745</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope boom stand with dual linear ball bearing arm</td>
			<td>Old School Industries, Inc., Dacono, CO</td>
			<td>OS1010H-16BB</td>
			<td>http://www.osi-incorp.com/productdisplay/dual-linear-ball-bearing-arm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zoom Stereo Microscope with C-LEDS Hybrid LED Stand</td>
			<td>Nikon, Tokyo, Japan</td>
			<td>SMZ-445</td>
			<td>https://www.nikoninstruments.com/Products/Stereomicroscopes-and-Macroscopes/Stereomicroscopes/SMZ445</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted microscope system</td>
			<td>Nikon, Tokyo, Japan</td>
			<td>Eclipse Ti-E</td>
			<td>https://www.nikoninstruments.com/Products/Inverted-Microscopes/Eclipse-Ti-E</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ames medium</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO</td>
			<td>A1420</td>
			<td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/a1420</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-Glutamic Acid (Glutamate)</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO</td>
			<td>G5667</td>
			<td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/mm/100291</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium bicarbonate</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO</td>
			<td>S8761</td>
			<td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/s8761</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>60 mm Petri dish (10 mm tall)</td>
			<td>Fischer Scientific, Waltham, MA</td>
			<td>FB0875713A</td>
			<td>60 mm clear petri dish; https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-petri-dishes-clear-lid-12/fb0875713a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Jewelers #5 Forceps</td>
			<td>World Precision Instruments, Sarasota, FL</td>
			<td>555227F</td>
			<td>https://www.wpiinc.com/products/laboratory-supplies/555227f-jewelers-5-forceps-11cm-straight-titanium/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard Scalpel Blad #24</td>
			<td>World Precision Instruments, Sarasota, FL</td>
			<td>500247</td>
			<td>https://www.wpiinc.com/products/laboratory-supplies/500247-standard-scalpel-blade-24/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel Handle #4</td>
			<td>World Precision Instruments, Sarasota, FL</td>
			<td>500237</td>
			<td>https://www.wpiinc.com/products/laboratory-supplies/500237-scalpel-handle-4-14cm/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vannas Tubingen Dissection Scissors</td>
			<td>World Precision Instruments, Sarasota, FL</td>
			<td>503378</td>
			<td>https://www.wpiinc.com/products/laboratory-supplies/503378-vannas-tubingen-scissors-8cm-straight-german-steel/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nylon mesh kit</td>
			<td>Warner Instruments, Hamden, CT</td>
			<td>NYL/MESH</td>
			<td>https://www.warneronline.com/product_info.cfm?id=1173</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Harp slice grid</td>
			<td>ALA Scientific Instruments, Farmingdale, NY</td>
			<td>HSG-5AD</td>
			<td>http://alascience.com/product/standard-harp-slice-grids/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ag/AgCl reference electrode pellet</td>
			<td>Multi Channel Systems, GmbH</td>
			<td>P1060</td>
			<td>http://www.multichannelsystems.com/products/p1060</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4 Channel Valve Controlled Gravity Perfusion System</td>
			<td>ALA Scientific Instruments, Farmingdale, NY</td>
			<td>VC3-4xG</td>
			<td>http://alascience.com/product/4-channel-valve-controlled-gravity-perfusion-system/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zyla 5.5 sCMOS microscope camera</td>
			<td>Andor Technology, Belfast, UK</td>
			<td>Zyla 5.5 sCMOS</td>
			<td>http://www.andor.com/scientific-cameras/neo-and-zyla-scmos-cameras/zyla-55-scmos</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver wire (50 &#956;m diameter)</td>
			<td>Fischer Scientific, Waltham, MA</td>
			<td>AA44461G5</td>
			<td>https://www.fishersci.com/shop/products/silver-wire-0-05mm-0-002-in-dia-annealed-99-99-metals-basis-3/aa44461g5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tygon microbore tubing (1.6 mm diameter)</td>
			<td>Cole Parmer, Vernon Hills , IL</td>
			<td>EW-06419-01</td>
			<td>https://www.coleparmer.com/i/tygon-microbore-tubing-0-020-x-0-060-od-100-ft-roll/0641901</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tilting Tool Holder with Steel Cannula</td>
			<td>ALA Scientific Instruments, Farmingdale, NY</td>
			<td>TILTPORT</td>
			<td>One each of these were utilized for top perfusion and suction; http://alascience.com/product/tilting-tool-holder-with-steel-cannula/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Roscolux #26 Light Red Filter Sheet</td>
			<td>Rosco Laboratories Inc., 52 Harbor View, Stamford, CT</td>
			<td>R2611</td>
			<td>Manufacturer: http://us.rosco.com/en/products/catalog/roscolux 
			Vendor: https://www.bhphotovideo.com/c/product/43957-REG/Rosco_RS2611_26_Filter_Light.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Smith &#38; Wesson Galaxy Red Flashlight</td>
			<td>Smith &#38; Wesson, 2100 Roosevelt Avenue, Springfield, MA</td>
			<td>4588</td>
			<td>Manufacturer: https://www.smith-wesson.com/ 
			Vendor: http://www.mypilotstore.com/mypilotstore/sep/4588</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MC_Rack Software</td>
			<td>Multi Channel Systems, GmbH</td>
			<td>MC_Rack</td>
			<td>http://www.multichannelsystems.com/software/mc-rack</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Labview Software</td>
			<td>National Instruments, Austin, TX</td>
			<td>LabVIEW</td>
			<td>http://www.ni.com/labview/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NIS-Elements: Basic Research Software</td>
			<td>Nikon, Tokyo, Japan</td>
			<td>NIS-Elements BR</td>
			<td>https://www.nikoninstruments.com/Products/Software/NIS-Elements-Basic-Research</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

methodology for biomimetic chemical neuromodulation of rat retinas with the neurotransmitter glutamate in vitro

Фоторецептор дегенеративные заболевания вызывают непоправимый слепоты через прогрессивные потерю фоторецепторных клеток в сетчатке. Сетчатки протезы являются возникающих лечения фоторецепторных дегенеративных заболеваний, которые стремятся восстановить зрение, искусственно стимулируя сохранившихся нейронов сетчатки в надежде вызывая понятную визуального восприятия больных. Текущий сетчатки протезы продемонстрировали успех в деле восстановления ограниченное видение для пациентов с помощью массива электродов для электрически стимулировать сетчатки, но сталкиваются значительные физические барьеры в восстановлении высокая острота, природные зрение пациентам. Химические нейростимуляция, используя родной нейротрансмиттеров является альтернативой электрические стимуляции биоимитирующие и может обойти основные ограничения, связанные с сетчатки протезов с помощью электронейростимуляция. В частности химические нейростимуляция имеет потенциал, чтобы восстановить более естественным зрение с сопоставимым или более visual acuities для пациентов путем инъекций очень небольших количествах нейротрансмиттеров, же естественными агентами связи, используемых сетчатки химические синапсы, гораздо тоньше разрешением, чем текущий электрические протезы. Однако как сравнительно неизученными стимуляции парадигмы, существует нет протокол для достижения химической стимуляция сетчатки в пробирке. Целью этой работы является предоставить подробные рамки для выполнения химической стимуляция сетчатки для следователей, которые желают изучить потенциал химического neuromodulation сетчатки или аналогичных нервных тканей в пробирке. В этой работе мы описываем экспериментальной установки и методологии для выявления сетчатки ганглия клеток (РЦ) Спайк ответов похож на визуальные легкие ответы в одичал тип и фоторецепторных выродились wholemount сетчатки крыс путем инъекций контролируемых объемов нейромедиатора глутамата в субретинальное пространство с помощью micropipettes стекла и пользовательских многопортовые microfluidic устройство. Эта методология и протокол являются достаточно общими, чтобы быть адаптирована для neuromodulation с помощью других нейротрансмиттеров или даже другие нервные ткани.

Этот протокол может использоваться для химически стимулировать нормальный, одичал тип сетчатки, а также фоторецепторных выродились сетчатки, несмотря на существенные сотовой Ремоделирование, вызванные потерей фоторецепторов. До начала экспериментов с либо фоторец?...

Watch this Scientific Journal Video about Methodology for Biomimetic Chemical Neuromodulation of Rat Retinas with the Neurotransmitter Glutamate In Vitro at JoVE.com

Methodology for Biomimetic Chemical Neuromodulation of Rat Retinas with the Neurotransmitter Glutamate In Vitro

Этот протокол описывает новый метод для исследования формы химической нейростимуляция wholemount крыса сетчатки в пробирке с нейромедиатора глутамата. Химические нейростимуляция является перспективной альтернативой обычных электронейростимуляция нейронов сетчатки для лечения необратимой слепоте, вызванные фоторецепторных дегенеративных заболеваний.

Методология для Biomimetic химических Neuromodulation сетчатки крыс с нейромедиатора глутамата в пробирке

Photoreceptor degenerative diseases cause irreparable blindness through the progressive loss of photoreceptor cells in the retina. Retinal prostheses are ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Methodology for Biomimetic Chemical Neuromodulation of Rat Retinas with the Neurotransmitter Glutamate In Vitro

Microfluidic Device for Recreating a Tumor Microenvironment in Vitro

Microfluidic Device for Recreating a Tumor Microenvironment in Vitro

Микрофлюидных устройство для воссоздания микроокружение опухоли<em&gt; В Vitro</em

We have developed a microfluidic device that mimics the delivery and systemic clearance of drugs to heterogeneous three-dimensional tumor tissues in ...

In vitro Cell Culture Model for Toxic Inhaled Chemical Testing

In vitro Cell Culture Model for Toxic Inhaled Chemical Testing

В пробирке клеточных культур модели для токсичных ингаляционной химической тестирования

Cell cultures are indispensable to develop and study efficacy of therapeutic agents, prior to their use in animal models. We have the unique ability to ...

Eye Irritation Test (EIT) for Hazard Identification of Eye Irritating Chemicals using Reconstructed Human Cornea-like Epithelial (RhCE) Tissue Model

Eye Irritation Test EIT for Hazard Identification of Eye Irritating Chemicals using Reconstructed Human Cornea-like Epithelial RhCE Tissue Model

Раздражение глаз тест (СПЭ) для идентификации опасности глазных Раздражает химических веществ с использованием реконструированного человеческой роговицы, как Эпителиальный (RHCE) тканей Модель

To comply with the Seventh Amendment to the EU Cosmetics Directive and EU REACH legislation, validated non-animal alternative methods for reliable and ...

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer (SALB) Method

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer SALB Method

Биомембрана Изготовление растворителем-помощь липидного бислоя (SALB) метод

In order to mimic cell membranes, the supported lipid bilayer (SLB) is an attractive platform which enables in vitro investigation of membrane-related ...

Three-dimensional Biomimetic Technology: Novel Biorubber Creates Defined Micro- and Macro-scale Architectures in Collagen Hydrogels

Трехмерная Биомиметический Технология: Роман Biorubber Создает Определено микро- и макроуровне архитектур в коллагене гидрогелей

Tissue scaffolds play a crucial role in the tissue regeneration process. The ideal scaffold must fulfill several requirements such as having proper ...

Extraction of Plant-based Capsules for Microencapsulation Applications

Добыча на растительной основе Капсулы для микроинкапсуляцию приложений

Microcapsules derived from plant-based spores or pollen provide a robust platform for a diverse range of microencapsulation applications. Sporopollenin ...

Synthesis of Hydrogels with Antifouling Properties As Membranes for Water Purification

Синтез гидрогелей с противообрастающей недвижимостью в качестве мембран для очистки воды

Hydrogels have been widely utilized to enhance the surface hydrophilicity of membranes for water purification, increasing the antifouling properties and ...

An In Vitro Organ Culture Model of the Murine Intervertebral Disc

An In Vitro Organ Culture Model of the Murine Intervertebral Disc

<em&gt; In Vitro</em&gt; Орган культуры Модель мышиной межпозвонкового диска

Intervertebral disc (IVD) degeneration is a significant contributor to low back pain. The IVD is a fibrocartilaginous joint that serves to transmit and ...

Improved 3D Hydrogel Cultures of Primary Glial Cells for In Vitro Modelling of Neuroinflammation

Improved 3D Hydrogel Cultures of Primary Glial Cells for In Vitro Modelling of Neuroinflammation

Улучшение 3D гидрогеля культур первичных глиальных клеток In Vitro моделирования Neuroinflammation

In the central nervous system, numerous acute injuries and neurodegenerative disorders, as well as implanted devices or biomaterials engineered to enhance ...

Repressing Gene Transcription by Redirecting Cellular Machinery with Chemical Epigenetic Modifiers

Репрессии транскрипции гена, перенаправив клеточными с химической эпигеномные модификаторы

Regulation of chromatin compaction is an important process that governs gene expression in higher eukaryotes. Although chromatin compaction and gene ...