Name: recording and modulation of epileptiform activity in rodent brain slices coupled to microelectrode arrays
Uploaded: 2018-05-15T15:00:00
Duration: 10 min 24 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Recording and Modulation of Epileptiform Activity in Rodent Brain Slices Coupled to Microelectrode Arrays at JoVE.com

ג. פ הוא עמית הספרותמוזאון מארי במימון הפרויקט האיחוד האירופי MSCA-אם-2014 Re.B.Us, n.660689 לשכניו, במסגרת התוכנית מסגרת H2020. MapMEA GUI זמין באופן חופשי על פי בקשה לעריכת ilaria.colombi@iit.it.

<ol>
	<li>Fisher, R. 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=Operational+classification+of+seizure+types+by+the+International+League+Against+Epilepsy:+Position+Paper+of+the+ILAE+Commission+for+Classification+and+Terminology.">Operational classification of seizure types by the International League Against Epilepsy: Position Paper of the ILAE Commission for Classification and Terminology.</a> Epilepsia. 58 (4), 522-530 (2017).</li><li>WHO. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Epilepsy Facts Sheet. , (2017).</li><li>Fiest, K. M., Birbeck, G. L., Jacoby, A., Jette, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stigma+in+epilepsy.">Stigma in epilepsy.</a> Curr Neurol Neurosci Rep. 14 (5), 444 (2014).</li><li>Brodie, M. J., Barry, S. J., Bamagous, G. A., Norrie, J. D., Kwan, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterns+of+treatment+response+in+newly+diagnosed+epilepsy.">Patterns of treatment response in newly diagnosed epilepsy.</a> Neurology. 78 (20), 1548-1554 (2012).</li><li>Tanriverdi, T., Poulin, N., Olivier, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Life+12+years+after+temporal+lobe+epilepsy+surgery:+a+long-term,+prospective+clinical+study.">Life 12 years after temporal lobe epilepsy surgery: a long-term, prospective clinical study.</a> Seizure. 17 (4), 339-349 (2008).</li><li>Dingledine, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Brain slices. , (1984).</li><li>Avoli, 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=Network+and+pharmacological+mechanisms+leading+to+epileptiform+synchronization+in+the+limbic+system+in+vitro.">Network and pharmacological mechanisms leading to epileptiform synchronization in the limbic system in vitro.</a> Prog Neurobiol. 68 (3), 167-207 (2002).</li><li>Rutecki, P. A., Lebeda, F. J., Johnston, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epileptiform+activity+induced+by+changes+in+extracellular+potassium+in+hippocampus.">Epileptiform activity induced by changes in extracellular potassium in hippocampus.</a> J Neurophysiol. 54 (5), 1363-1374 (1985).</li><li>Mody, I., Lambert, J. D., Heinemann, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low+extracellular+magnesium+induces+epileptiform+activity+and+spreading+depression+in+rat+hippocampal+slices.">Low extracellular magnesium induces epileptiform activity and spreading depression in rat hippocampal slices.</a> J Neurophysiol. 57 (3), 869-888 (1987).</li><li>Huberfeld, 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=Glutamatergic+pre-ictal+discharges+emerge+at+the+transition+to+seizure+in+human+epilepsy.">Glutamatergic pre-ictal discharges emerge at the transition to seizure in human epilepsy.</a> Nat Neurosci. 14 (5), 627-634 (2011).</li><li>Pitkanen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Models of seizures and epilepsy. , (2017).</li><li>Rutecki, P. A., Lebeda, F. J., Johnston, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=4-Aminopyridine+produces+epileptiform+activity+in+hippocampus+and+enhances+synaptic+excitation+and+inhibition.">4-Aminopyridine produces epileptiform activity in hippocampus and enhances synaptic excitation and inhibition.</a> J Neurophysiol. 57 (6), 1911-1924 (1987).</li><li>Gross, G. W., Rieske, E., Kreutzberg, G. W., Meyer, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+fixed-array+multi-microelectrode+system+designed+for+long-term+monitoring+of+extracellular+single+unit+neuronal+activity+in+vitro.">A new fixed-array multi-microelectrode system designed for long-term monitoring of extracellular single unit neuronal activity in vitro.</a> Neurosci Lett. 6 (2-3), 101-105 (1977).</li><li>Pine, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recording+action+potentials+from+cultured+neurons+with+extracellular+microcircuit+electrodes.">Recording action potentials from cultured neurons with extracellular microcircuit electrodes.</a> J Neurosci Methods. 2 (1), 19-31 (1980).</li><li>Reinartz, S., Biro, I., Gal, A., Giugliano, M., Marom, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+dynamics+contribute+to+long-term+single+neuron+response+fluctuations.">Synaptic dynamics contribute to long-term single neuron response fluctuations.</a> Front Neural Circuits. 8, 71 (2014).</li><li>Dossi, E., Blauwblomme, T., Nabbout, R., Huberfeld, G., Rouach, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-electrode+array+recordings+of+human+epileptic+postoperative+cortical+tissue.">Multi-electrode array recordings of human epileptic postoperative cortical tissue.</a> J Vis Exp. (92), (2014).</li><li>Boido, 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=Cortico-hippocampal+hyperexcitability+in+synapsin+I/II/III+knockout+mice:+age-dependency+and+response+to+the+antiepileptic+drug+levetiracetam.">Cortico-hippocampal hyperexcitability in synapsin I/II/III knockout mice: age-dependency and response to the antiepileptic drug levetiracetam.</a> Neuroscience. 171 (1), 268-283 (2010).</li><li>Gonzalez-Sulser, 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=The+4-aminopyridine+in+vitro+epilepsy+model+analyzed+with+a+perforated+multi-electrode+array.">The 4-aminopyridine in vitro epilepsy model analyzed with a perforated multi-electrode array.</a> Neuropharmacology. 60 (7-8), 1142-1153 (2011).</li><li>Hajos, 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=Maintaining+network+activity+in+submerged+hippocampal+slices:+importance+of+oxygen+supply.">Maintaining network activity in submerged hippocampal slices: importance of oxygen supply.</a> Eur J Neurosci. 29 (2), 319-327 (2009).</li><li>Ivanov, A., Zilberter, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Critical+state+of+energy+metabolism+in+brain+slices:+the+principal+role+of+oxygen+delivery+and+energy+substrates+in+shaping+neuronal+activity.">Critical state of energy metabolism in brain slices: the principal role of oxygen delivery and energy substrates in shaping neuronal activity.</a> Front Neuroenergetics. 3, 9 (2011).</li><li>MultichannelSystems. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Manual PH01. , (2018).</li><li>Zhang, 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=Propagation+of+epileptiform+activity+can+be+independent+of+synaptic+transmission,+gap+junctions,+or+diffusion+and+is+consistent+with+electrical+field+transmission.">Propagation of epileptiform activity can be independent of synaptic transmission, gap junctions, or diffusion and is consistent with electrical field transmission.</a> J Neurosci. 34 (4), 1409-1419 (2014).</li><li>Panuccio, 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=In+vitro+ictogenesis+and+parahippocampal+networks+in+a+rodent+model+of+temporal+lobe+epilepsy.">In vitro ictogenesis and parahippocampal networks in a rodent model of temporal lobe epilepsy.</a> Neurobiol Dis. 39 (3), 372-380 (2010).</li><li>Barbarosie, M., Avoli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CA3-driven+hippocampal-entorhinal+loop+controls+rather+than+sustains+in+vitro+limbic+seizures.">CA3-driven hippocampal-entorhinal loop controls rather than sustains in vitro limbic seizures.</a> J Neurosci. 17 (23), 9308-9314 (1997).</li><li>Panuccio, G., Guez, A., Vincent, R., Avoli, M., Pineau, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+control+of+epileptiform+excitability+in+an+in+vitro+model+of+limbic+seizures.">Adaptive control of epileptiform excitability in an in vitro model of limbic seizures.</a> Exp Neurol. 241, 179-183 (2013).</li><li>Benini, R., Avoli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rat+subicular+networks+gate+hippocampal+output+activity+in+an+in+vitro+model+of+limbic+seizures.">Rat subicular networks gate hippocampal output activity in an in vitro model of limbic seizures.</a> J Physiol. 566 (Pt 3), 885-900 (2005).</li><li>D'Arcangelo, G., Panuccio, G., Tancredi, V., Avoli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repetitive+low-frequency+stimulation+reduces+epileptiform+synchronization+in+limbic+neuronal+networks.">Repetitive low-frequency stimulation reduces epileptiform synchronization in limbic neuronal networks.</a> Neurobiol Dis. 19 (1-2), 119-128 (2005).</li><li>Steidl, E. M., Neveu, E., Bertrand, D., Buisson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+adult+rat+hippocampal+slice+revisited+with+multi-electrode+arrays.">The adult rat hippocampal slice revisited with multi-electrode arrays.</a> Brain Res. 1096 (1), 70-84 (2006).</li><li>Pulizzi, 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=Brief+wide-field+photostimuli+evoke+and+modulate+oscillatory+reverberating+activity+in+cortical+networks.">Brief wide-field photostimuli evoke and modulate oscillatory reverberating activity in cortical networks.</a> Sci Rep. 6, 24701 (2016).</li><li>Liu, M. G., Chen, X. F., He, T., Li, Z., Chen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+multi-electrode+array+recordings+in+studies+of+network+synaptic+plasticity+in+both+time+and+space.">Use of multi-electrode array recordings in studies of network synaptic plasticity in both time and space.</a> Neuroscience Bulletin. 28 (4), 409-422 (2012).</li><li>Maier, N., Morris, G., Johenning, F. W., Schmitz, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+approach+for+reliably+investigating+hippocampal+sharp+wave-ripples+in+vitro.">An approach for reliably investigating hippocampal sharp wave-ripples in vitro.</a> PLoS One. 4 (9), e6925 (2009).</li><li>Aiba, I., Noebels, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spreading+depolarization+in+the+brainstem+mediates+sudden+cardiorespiratory+arrest+in+mouse+SUDEP+models.">Spreading depolarization in the brainstem mediates sudden cardiorespiratory arrest in mouse SUDEP models.</a> Sci Transl Med. 7 (282), 282ra246 (2015).</li><li>MA, R., Avoli, M., Noebels, J. L., Rogawski, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Jasper's Basic Mechanisms of the Epilepsies . , (2012).</li><li>Motamedi, G. 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=Termination+of+epileptiform+activity+by+cooling+in+rat+hippocampal+slice+epilepsy+models.">Termination of epileptiform activity by cooling in rat hippocampal slice epilepsy models.</a> Epilepsy Res. 70 (2-3), 200-210 (2006).</li><li>Yang, X. F., Duffy, D. W., Morley, R. E., Rothman, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neocortical+seizure+termination+by+focal+cooling:+temperature+dependence+and+automated+seizure+detection.">Neocortical seizure termination by focal cooling: temperature dependence and automated seizure detection.</a> Epilepsia. 43 (3), 240-245 (2002).</li></ol>

המחברים אין לחשוף.

אפילפסיה הוא סכנת חיים הפרעה פרוגרסיבית גרימת פעילות בלתי מבוקרת של המוח1; הוא נושא בין הנטל הגבוה ביותר של המחלה ו-2,סטיגמה חברתית משמעותית3. TLE היא התסמונת בתדירות הגבוהה ביותר (40%) ואת ביותר לעתים קרובות (~ 30%) עמידים בפני תרופות אנטי-אפילפטי4. בזמן ניתוח אבלציה של הרקמה epileptogenic ייתכן להפחיתם מצבו של החולה, הוא הוא לא ריאלי של כל החולים, אינו מבטיח לחיים לחלוטין ללא פרכוס5. אפנון של אפילפסיה הלימבי רשתות על ידי DBS חשמל היא גישה מבטיחה טיפול תרופתי או כירורגי אינם מתאימים.
פרוסות המוח מכרסמים הם כלי חשוב ללמוד איך רשתות תפקוד מחלה ובריאות6 על-ידי במבחנה טכניקות אלקטרופיזיולוגיה, כפי שהם לשמר, לפחות חלק, באדריכלות המקורי ואת קישוריות של המוח region(s) עניין (ROI). בפרט, ההיפוקמפוס משולב אופקי-entorhinal קליפת המוח (היפוקמפוס-EC) פרוסות מהווים את רשתות עצביים חיוני מעורב TLE, לכן מועסקות באופן שגרתי במבחנה TLE מחקר7.
הפציינט יכול להיות בחריפות המושרה פרוסות המוח על-ידי שינוי ההרכב יוניים של הנוזל מוחי שדרתי מלאכותי (כלנית חדד), כגון הפחתת מגנזיום תוך הגדלת אשלגן8,9,10, או באמצעות מניפולציות תרופתי, כגון חסימת מעכבות פעילות GABAergic (ראה11 עבור סקירה מקיפה). עם זאת, מודלים אלה מבוססים על משינוי לא מאוזן של עירור וניגוד; לפיכך, הם אינם מאפשרים ללמוד את האינטראקציה ואת התרומה מתואמת של רשתות סינאפסות כדי ictogenesis. זלוף רציפה של פרוסות המוח עם 4AP סמים convulsant משפר עצבית סינאפסות והן מעכבות, ובכך מאפשר ללמוד ictogenesis חריפה תוך שמירה בפעילות הסינפטית אוברול שלם12.
אותי לאפשר רישום הפעילות החשמלית שנוצרו על-ידי רשתות עצביים של מספר רב יותר של נקודות תצפית לעומת הקלטה פוטנציאליים שדות קונבנציונלי חוץ-תאית, איפה הגבלות המרחבי להגביל את מספר אלקטרודות זה יכול להיות לאכלס על פני השטח פרוסה של המוח. יתר על כן, MEA שבבי מציעים יתרון נוסף של המרחק בין אלקטרודה ידוע, אשר הוא מאוד שימושי כדי לאתר הפצת, להעריך את מהירות הנסיעה של אותות המוקלט. אמנם בתחילה נוצר עבור הקלטה של נוירונים בתרבית13,14, אותי עכשיו משמשים גם כדי לאפיין את התכונות אלקטרופיזיולוגיות של פרוסות המוח חריפה המתקבל מכרסמים15 ועוד בני16. לכן, בהקשר של מחקר אפילפסיה, אותי מייצגים כלי רב ערך לאתר האינטראקציות של רשתות עצביים הליבה של17,ictogenesis16,18.
עם זאת, MEA הקלטה מטבעו נושא האתגרים הטכניים קבלת או שמירה על דפוס אפילפטית יציבה לאורך כל הפרוטוקולים ניסיוני ארוך (מספר שעות). ראשית, חמצון הרקמות עשוי לא להיות נאותה בתוך הגדול, עגול שקוע-type הקלטה קאמרית19,20 אופייני לי זמינים מסחרית, ואילו יחס אות לרעש המסכן וחוסר יציבות טמפרטורה עלול להשפיע איכות ההקלטה כאשר קצב זלוף גבוהה (6-10 mL/min) משמש כדי לשפר את אספקת החמצן כדי הפרוסה המוח (ראה לדוגמה את הערות טכניות על ציוד חימום זלוף21). שנית, חוזרים ונשנים הפרשות הכוללים רכיבים בתדירות גבוהה, כגון הפרשות אפילפטית, בקושי שנצפו בעת שימוש שקוע-type הקלטה צ'יימברס19; זה המקרה בעיקר כאשר התבנית אפילפטית חריפה הנגרמת כימית והיא כוללת מנגנונים ephaptic, כמו המקרה מודל 4AP22 (ראה11 עבור סקירה מקיפה). כדי להתגבר על מגבלות אלה, מספר אסטרטגיות הוצעו על ידי חוקרים. למשל, להגדיל את קצב זלוף19,20 תוך הפחתת עובי הפרוסה המוח (≤300 מיקרומטר) ואזור17,18 הם גורמים חיוניים להשגת אספקת חמצן מספקת לרקמות. בנוסף, המוח משופרת פרוסה הכדאיות יכול להתבצע גם באמצעות מחורר לי (pMEAs), אשר מאפשרים פרפוזיה על רקמת המוח של שני הצדדים18.
ואילו הגישות שתואר השתפרו באופן משמעותי את הכדאיות של מאה הקלטה של פרוסות המוח, הם לא נבדקו נגד ממושך (מספר שעות) הפעלות גירוי הקלטה וחשמליים, האחרון ייצוג משמעותי לחץ על רקמת המוח. מאולפן ההקלטות ממושך ועשוי להידרש ללמוד את ההתפתחות בזמן של תכונות ספציפיות של דפוסי אפילפטית לא יהיה ניתן לחשוף ע י מדידות לטווח קצר. בהקשר של מחקר DBS, פרוטוקולים ניסיוני הממושך עשוי להידרש כדי להעריך ולהשוות את ההשפעות של מספר גירויים פרדיגמות בתוך הפרוסה המוח באותו.
כאשר רק ספונטנית פעילות חשמלית צריך להיות מוקלטת, מיפוי של האלקטרודות ביחס רועי נעשית בדרך-כלל posteriori, קרי, במהלך ניתוח נתונים; במקום זאת, המחקר עורר תגובות או של פרדיגמות neuromodulation חשמל מחייב כי גירוי ניתן להעביר ROI(s) ספציפיים, מכתיב את הצורך של מיפוי מהיר וקל אלקטרודה בשידור חי במהלך הניסוי.
כאן, אנו ממחישים פרוטוקול ניסוי פשוט המאפשר אינדוקציה ותחזוקה של דפוס יציב אפילפטית 4AP-induced פרוסות המוח מכרסמים למבוגרים. הפעילות שנצפה מוליד בנאמנות את התכונות אלקטרופיזיולוגיות של מודל זה כמו מאופיין בשיטות קונבנציונליות אלקטרופיזיולוגיה חוץ-תאית. זה נמשך כמה שעות, outlasts גירוי חשמלי מתמשכת במשך תקופות ממושכות חוזרות ונשנות. התאים נהגו לשמור על דגירה את פרוסות המוח יכול להיות בקלות מורכבים בעזרת ציוד מעבדה סטנדרטיים (איור 1 א'), ואילו חדר הקלטה מותאם אישית המאפשר פתרון אופטימלי החליפין, זרימה שכבתית (איור 1B) יכול ניתן לקבל ממקורות מסחריים או באמצעות טכנולוגיית הדפסת תלת-ממד במחיר סביר. מיפוי מהיר ROI(s) עבור ניטור בזמן אמת, את הבחירה של אלקטרודות מגרה התאפשר על ידי GUI ידידותי למשתמש המותאם אישית בשם mapMEA, באופן חופשי זמין על פי בקשה.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57548/57548fig1.jpg"> איור 1: ציוד מותאם אישית עבור פרוטוקול זה. (א) החזקת צ'יימברס השחזור, מראש ההתחממות של דגירה מראש ב- 4AP הם מורכבים באמצעות גביע צלחת פטרי. הפטרי אמור להיות קטן בקוטר יותר החשמל, מתקיים במקום בעזרת פומפה מזרק. בתחתית הפטרי מוחלף על ידי רשת ניילון (מתוך גרבי רך) מודבקים עם דבק מגע על שפת הפטרי. החמצן המסופקת באמצעות כפופות מחט השדרה (22 גרם), מוכנס בין קירות הפטרי את הספל. בועות צריך העולה מן הצד של הספל, אף פעם לא להגיע רשת ניילון כדי למנוע תזוזה פרוסה המוח. החלק העליון של צלחת פטרי יכול לשמש מכסה כדי למנוע אידוי חנה המבר ולשמור רווית חמצן. חדר הקלטה מותאמת אישית (B). ב: כניסת המאגר כדי להכיל את הצינורית חימום, האלקטרודה הפניה. .: עודפים המאגר כדי להכיל את המחט היניקה. rec: הקלטת קאמרית. פיפטה (C) זכוכית פסטר, מכורבלת על ידי שיוף אש, המשמש כדי להתמודד עם הרקמה ולהתאים את מיקומו בתוך תא הקלטה. מותאם אישית (D) פרוסה hold-down עוגן. (E) ההרכבה הסופית של התא הקלטה רכוב על גבי השבב MEA. פרוסה המוח נשענת על גבי התחתון שנערך במקום על ידי העוגן. החץ האדום מציין את הצנרור PTFE המכסים את הצינורית חימום, ואילו העיגול האדום מציין האלקטרודה הפניה, גלולה אשלגן כלורי רווי שקוע מאת כלנית חדד במאגר כניסת המים. החץ הכחול מציין את המחט היניקה במאגר המים לשקע. <a href="/files/ftp_upload/57548/57548fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1112">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">Poly-D-Lysine&#160;</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">P7886</td>
			<td style="width:607px;">Needed for MEA coating</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">NaCl</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td>S9888</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">KCl</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">P9541</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">KH2PO4</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">795488</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">CaCl2*2 H2O</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">C3306</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">D-Glucose</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">RDD016</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">NaHCO3</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">S5761</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">MgCl2*6 H2O</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">M2670</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">MgSO4*6 H2O</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">M5921</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sucrose</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">RDD023</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Pyruvic Acid, 98%&#160;</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">107360</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">4-aminopyridine</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">A78403</td>
			<td>Convulsant drug</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">STG-2004</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;">STG4004-1.6mA</td>
			<td>4-channel stimulus generator with voltage (&#177;8 V) and current output (&#177;1.6 mA)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">MEA1060</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;">N/A</td>
			<td>MEA amplifier</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:233px;">planar MEA</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;">60MEA500/30iR-Ti w/o ring</td>
			<td>Must be without ring to allow using the custom recordingchamber</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:233px;">McRack</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td>Recording software</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:233px;">McStimulus II</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td>STG4004 control software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">TC02</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;">TC02</td>
			<td>2-channel thermostat</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">PH01</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;">PH01</td>
			<td>Heating perfusion canula</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">MPH&#160;</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;">MPH&#160;</td>
			<td>Magnetic holder for PH01 and suction needle</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">Elastostil E43</td>
			<td style="width:145px;">Wacker</td>
			<td style="width:127px;">E43</td>
			<td>Elastomeric sealant used to mount the custom recording chamber onto the MEA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">MEA Custom Chamber</td>
			<td style="width:145px;">Crisel Instrument</td>
			<td style="width:127px;">SKE-chamber MEA</td>
			<td>Custom recording chamber</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:22px;">Ag/AgCl electrode, pellet, 1.0 mm&#160;</td>
			<td style="width:145px;">Crisel Instrument</td>
			<td>64-1309</td>
			<td>Reference electrode for the custom recording chamber</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">Tergazyme</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td>Z273287-1EA</td>
			<td>Enzymatic cleaner</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">MATLAB</td>
			<td style="width:145px;">The Mathworks</td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td>Programming environment for electrodemapping</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">VT1000S</td>
			<td style="width:145px;">Leica Biosystems</td>
			<td style="width:127px;">VT1000S</td>
			<td>Vibratome</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;"></td>
			<td style="width:145px;">Warner Instruments</td>
			<td style="width:127px;">64-1309</td>
			<td>Ag-AgCl Electrode Pellet 1.0 mm (E205). Reference electrode.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

recording and modulation of epileptiform activity in rodent brain slices coupled to microelectrode arrays

אפילפסיה של האונה הרקתית (TLE) היא הנפוצה ביותר חלקית תסמונת אפילפטית מורכבים של תרופות קשוב לפחות. גירוי מוחי עמוק (DBS) היא גישה מבטיחה כאשר נכשלת טיפול תרופתי או כירורגי אינו מומלץ. פרוסות המוח חריפה מצמידים מערכים microelectrode (אותי) מייצגים כלי חשוב ללמוד הרשת העצבית אינטראקציות ו אפנון שלהם על ידי גירוי חשמלי. לעומת טכניקות הקלטה חוץ-תאית קונבנציונאלי, הם מספקים את היתרונות הוספה של מספר רב יותר של נקודות תצפית, מרחק בין אלקטרודה ידוע, אשר מאפשרים ללמוד את הפצת הנתיב ואת המהירות של אלקטרופיזיולוגיות אותות. עם זאת, רקמות חמצון עלול להיות לקוי במידה רבה במהלך MEA הקלטה, הדורש קצב גבוה זלוף, אשר מגיע על חשבון ירידה יחס אות לרעש, גבוה יותר תנודות הטמפרטורה ניסיוני. גירוי חשמלי נוסף מדגיש את רקמת המוח, ולכן קשה להתמיד שהשרתים הקלטה/גירוי ממושך. יתר על כן, חשמל מודולציה של פעילות מוחית פרוסה צריך למקד מבנים/מסלולים ספציפיים בתוך הפרוסה המוח, הדורש כי מיפוי אלקטרודה בקלות ובמהירות להתבצע חי במהלך הניסוי. כאן, אנחנו מדגימים כיצד לבצע את אפנון הקלטה וחשמליים של פמפרידין (4AP)-induced לפעילות אפילפטית פרוסות המוח מכרסמים באמצעות אותי מישוריים. אנו מראים כי רקמת המוח המתקבל עכברים outperforms חולדה רקמת המוח, ובכך מתאים יותר לניסויים MEA. פרוטוקול זה מבטיח הדור ואת התחזוקה של דפוס יציב אפילפטית בנאמנות מתרבה התכונות אלקטרופיזיולוגיות נצפתה עם הקלטה פוטנציאליים שדות קונבנציונלי, נמשכת כמה שעות, ולא outlasts מתמשכת גירוי חשמלי במשך תקופות ממושכות. רקמות הכדאיות לאורך כל הניסוי מושגת בזכות השימוש של חדר הקלטה מותאמת אישית בנפח מצומצם ומאפשר זרימה שכבתית וחילופי פתרון מהיר אפילו ב נמוך (1 mL/min) המחירים זלוף. מיפוי מהיר MEA עבור ניטור בזמן אמת ומבחר של אלקטרודות מגרה מתבצע על ידי ממשק מותאם אישית משתמש גרפי (GUI).

Watch this Scientific Journal Video about Recording and Modulation of Epileptiform Activity in Rodent Brain Slices Coupled to Microelectrode Arrays at JoVE.com

Recording and Modulation of Epileptiform Activity in Rodent Brain Slices Coupled to Microelectrode Arrays

אנו מדגימים כיצד לבצע הקלטה וחשמליים מודולציה של פעילות אפילפטית 4-aminopyridine-induced פרוסות המוח מכרסמים באמצעות מערכי microelectrode. חדר הקלטה מותאמת אישית שומר על רקמות הכדאיות ברחבי מישיבות ניסיוני. חיים מיפוי אלקטרודה, מבחר זוגות מגרה מבוצעות על ידי ממשק משתמש גרפי מותאם אישית.

הקלטה של אפנון של הפעילות פרוסות המוח מכרסמים מצמידים מערכים Microelectrode

Temporal lobe epilepsy (TLE) is the most common partial complex epileptic syndrome and the least responsive to medications. Deep brain stimulation (DBS) ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

DiOLISTIC Labeling of Neurons from Rodent and Non-human Primate Brain Slices

תיוג DiOLISTIC של הנוירונים מפני מכרסמים שאינן פרוסות המוח האנושי הפרימאטים

DiOLISTIC staining uses the gene gun to introduce fluorescent dyes, such as DiI, into neurons of brain slices (Gan et al., 2009; O'Brien and Lummis, 2007; ...

Vibrodissociation of Neurons from Rodent Brain Slices to Study Synaptic Transmission and Image Presynaptic Terminals

Vibrodissociation של נוירונים בין פרוסות המוח מכרסמים לחקר הילוכים Synaptic ותמונה מסופי Presynaptic

Mechanical dissociation of neurons from the central nervous system has the advantage that presynaptic boutons remain attached to the isolated neuron of ...

Voltage-sensitive Dye Recording from Axons, Dendrites and Dendritic Spines of Individual Neurons in Brain Slices

הקלטת דיי מתח רגישה מהאקסונים, הדנדריטים וקוצים הדנדריטים של נוירונים בודדים בפרוסות מוח

Understanding the biophysical properties and functional organization of single neurons and how they process information is fundamental for understanding ...

Recording and Analysis of Circadian Rhythms in Running-wheel Activity in Rodents

הקלטה וניתוח של מקצבי יממה בריצת גלגל פעילות במכרסמים

When rodents have free access to a running wheel in their home cage, voluntary use of this wheel will depend on the time of day1-5. Nocturnal rodents, ...

Simultaneous Electrophysiological Recording and Micro-injections of Inhibitory Agents in the Rodent Brain

אלקטרו הקלטה בו זמנית ומייקרו-הזרקות של סוכנים מעכבים במוח מכרסם

Here we describe a method for the construction of a single-use &#8220;injectrode&#8221; using commercially accessible and affordable parts. A probing ...

Recording Synaptic Plasticity in Acute Hippocampal Slices Maintained in a Small-volume Recycling-, Perfusion-, and Submersion-type Chamber System

הקלטה הפלסטיות הסינפטית בפרוסות בהיפוקמפוס חריפה, בהשתתפות של מיחזור - בנפח מצומצם, זלוף- ומערכת ועלייתו-סוג תא

Even though experiments on brain slices have been in use since 1951, problems remain that reduce the probability of achieving a stable and successful ...

Evaluation of Synapse Density in Hippocampal Rodent Brain Slices

הערכה של צפיפות סינפסה פרוסות המוח מכרסמים בהיפוקמפוס

In the brain, synapses are specialized junctions between neurons, determining the strength and spread of neuronal signaling. The number of synapses is ...

Wide-field Single-photon Optical Recording in Brain Slices Using Voltage-sensitive Dye

הקלטה אופטית חד-שלמה של פוטון בפרוסות מוח באמצעות שימוש במתח-צבע רגיש

Wide-field single photon voltage-sensitive dye (VSD) imaging of brain slice preparations is a useful tool to assess the functional connectivity in neural ...

Quantifying Subcellular Ubiquitin-proteasome Activity in the Rodent Brain

בדיקת כימות משנית אוביקוויאין-פעילות פרוטאסדום במוח מכרסם

The ubiquitin-proteasome system is a key regulator of protein degradation and a variety of other cellular processes in eukaryotes. In the brain, increases ...

Stereotaxic Surgery for Implantation of Microelectrode Arrays in the Common Marmoset (Callithrix jacchus)

Stereotaxic Surgery for Implantation of Microelectrode Arrays in the Common Marmoset Callithrix jacchus

כירורגיה סטריאוטקאית עבור השרשה של מערכים מיקרואלקטרודה ב מרמוסטמצוי

Marmosets (Callithrix jacchus) are small non-human primates that are gaining popularity in biomedical and preclinical research, including the ...