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
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MEAs 신경 생리학 조사에 대 한 귀중 한 도구 이며, 수십 년간의 탐사 및 개발 덕분에 최근 몇 년 동안에 성숙에 도달 했습니다. 기존의 필드 잠재적인 녹음에 비해 MEAs 관찰 포인트와 알려진된 전극 간 거리는 정확 하 게 신경 네트워크 상호 작용을 정확 하 게 중요 한의 높은 숫자의 큰 이점을 제공 합니다.
MEA 녹음 기술 또한 패치 클램프 기록15, 단일 신경 세포와 신경 네트워크 활동 사이의 관계를 조사 등 다른 전기 생리학 방법에 결합 될 수 있습니다. 또한, 필드 전위와 멀티 유닛 활동을 동시에 시각화의 가능성의 작은 신경 앙상블 활동 및 집단 신경 네트워크 간의 상관 관계에 대 한 귀중 한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 전압에 민감한 염료, 칼슘 이미징, 및 optogenetics29 함께 신경 생리학 현상 다면체 접근을 사용 하 여 추론 수 있습니다. 약리 연구 뿐만 아니라 녹화와 같은 시스템 자극의 가능성은 MEA 녹음 기술은 매우 강력 하 고 다재 다능 한: 예, 그것은에 시 냅 스가 소성 현상을 공부 하는 코어 메모리 형성30, 여기, neuromodulation 프로토콜을 사용 하 여 간 질 및 다양 한 뇌 질환을 치료 하는 DBS와 관련 있는. MEA 녹음 기술을 적용할 수 있는 성공적으로 인간의 간 질 뇌 조직16 최근 증거 보여 둘이 치명적인 질병을 기본 기본 메커니즘을 이해 하는 간 질 연구에 귀중 한 유용성 그리고 그것을 개량 하는 DBS 알고리즘을 미세 조정 합니다.
그러나 MEAs 뇌 조각, 침수 녹음 챔버의 요구와 뇌의 필요성에 대 한 '제한' 조건 하에서 전기 생리학 실험의 추구를 강제 하는, 고체 기판에 나머지 부분을 슬라이스 어디 마이크로 전극 통합 되어 있다. 따라서, 뇌 조직에 충분 한 산소 공급, 차례로 녹음의 품질에 영향을 미칠 수 있습니다 받을 수 없습니다.
여기에 설명 된 프로토콜 수 안정적으로 기록 하 고 MEAs 급성 체 외 4AP 모델을 사용 하 여 결합 하는 설치류 변 네트워크에 ictogenesis 연구 및 평가 대 한 관련 정보를 제공 하는 전기 자극의 장시간된 신 기원 추구 하 DBS 정책의.
기존의 필드 잠재적인 기록의 사용에 따라 간 질 변 네트워크의 전기 neuromodulation에 이전 연구 비슷한 결과24,25; 마우스 또는 쥐 뇌 조각 사용 그러나 쥐 뇌 조직을 사용 하 여 더 많은 도전, 합리적으로 마우스7에서 얻은 뇌 조직에 비해 약한 연결 때문. MEA 기술 관련 마우스 뇌 조각 그들의 더 작은 크기의 덕택으로 가장 적합 하다. 또한, 쥐 뇌 조직 대 마우스 ictal 같은 방전의 발생의 더 높은 속도 감안할 때, 그것은 차례로 데이터 수집 빠르고 효율적이 게, 하나의 실험 하루 동안 훨씬 더 많은 두뇌 분할 영역을 테스트 하 여 수 있습니다. 사용 하는 동물의 수를 줄일 수 있습니다.
기존의 방법에 관하여 의미:
여기 설명 하는 사용자 지정 챔버를 사용 하 여 기록 ictal 출력 기간 및 기존의 MEA 반지 챔버와 동일한 MEA 형식 (평면 마이크로 전극, cf. 17)를 사용 하 여 관찰 하는 그 발생의 비율에 유사한 것 처럼. 그러나, 그것은 인해 실험 neuromodulation의 성공적인 추구를 방해 수 있습니다 낮은 관류 속도 (1 mL/min)와 함께 기존의 라운드 기록 챔버를 사용 하 여 때 뇌 슬라이스 두께 현저 하 게 감소 되어야 한다 강조 될 필요가 하 불 쌍 한 연결입니다.
이 프로토콜에는 낮은 볼륨 사용자 지정 녹음 실 패치 클램프 기록 챔버 디자인에 의해 영감된는 MEA 녹음;의 성공적인 추구에 대 한 중요 안정적이 고 신뢰할 수 있는 층 흐름을 제공 합니다. 그것은 또한 조직 생존 능력 및 기본 연결 사이 공정한 교환을 달성 하기 위하여 400 µ m 두뇌 슬라이스 두께 증가 수 있습니다. 그것은 참으로 인식 챔버 내에 기록 솔루션의 층 류 흐름은 온도, 산소에 의해 영향을 받지 않습니다 원형 흐름에서 관찰 된다 pH 기온 변화도 라운드 기록 때문에 뇌 조각 전기 생리학에 대 한 매우 바람직한 (사람)과 같은 상용 MEA 제공19,,2031 실 이러한 그라디언트 실험적인 바이어스를 소개 하 고 또한 뇌 조각에 해로운. 높은 관류 속도 (5-6 mL/min)16,31 함께 상대적으로 작은 볼륨 (~1.5 mL)의 녹음 실 관류 매체의 적절 한 교환에 대 한 허용 (≥3 시간 / 분). 사용자 지정 챔버 쉽게 될 수 있는 저렴 한 가격에 상용 소스에서 얻은 또는 3D 인쇄 기술을 사용 하 여 자체 생산. 다른 연구는 저 잡음 연동 펌프의 도움으로 MEA 녹음 400 µ m 두께 인간의 두뇌, 조각16 1 mL에 실제 볼륨을 유지 하 고 높은 관류 속도 (5-6 mL/min)를 시행 하면서 기존의 MEA 반지 챔버를 사용 하 여를 보고 있다. 그러나, 저자는 모델을 사용 다른 ictogenesis, 즉, 낮은 마그네슘2 +, 어떤은 더 적은 4AP 모델 보다 extracellular K+ 농도에 상당한 증가 포함 하는 ephaptic 메커니즘에 의해 영향을 가능성이 11 , 22. 우리 높은 관류 속도 크게 녹음 실제16에 증가 될 필요가 있을 수도 축적 된 세포 외 K+의 밖으로 빠른 세척으로 인해 4AP 모델에 없습니다 것으로 나타났습니다. 사실, ictal 이벤트 등장 더 '청크' ASCF 관류 속도 2-3 mL/min로 증가 하 고 뇌 슬라이스 두꺼운 실제 층에 의해 가라앉아 있었고 반면 강력한 강장제 clonic 구성 요소를 전시 하는 본격적인 방전을 반환 시 복원할 수 있습니다. 낮은 관류 속도 (1 mL/min)와 얇은 실제 계층 조직 표면 수준 (데이터 표시 되지 않음)에서 권리. 이 프로토콜에서 설명 하는 사용자 지정 녹음 챔버 수 교환 관류 매체 3-5 시간 / 1 mL/min의 유량에 분. 따라서, 전체 산소 공급 뇌 조각을 여전히 안정 온도 및 높은 신호 대 잡음 비율을 보장 하면서도 상대적으로 낮은 관류 속도에서 향상 강하게 됩니다. 가장 중요 한 것은, 생리 적인 가치에 extracellular K+ 농도 유지 가능 하다.
Ictogenesis의 4AP 모델 낮추는 Mg2 + 또는 증가 K+, 같은 실제 이온 구성의 중요 한 수정 필요 하지 않습니다 그리고 흥분 성의 억제 전송을 그대로 유지의 독특한 장점을 제공 합니다. 12, 높은 glutamatergic 및 epileptiform 동기화 (cf. 7)에 GABAergic 네트워크의 중요 한 역할에 비추어 간 질 연구에 관련 된 부분입니다. 4AP-실제가이 프로토콜에 사용 되는 생리 적 K+ 농도 (3.25 m m)와 지주 실제 (1.3 m m와 1 m m) 보다 약간 낮은 Mg2 + 농도 포함 되어 있습니다. 이 농도 아직도 쥐 CSF에에서 Mg2 + 농도의 보고 생리 적인 값에 폭포와 많은 실험실 (예17,18참조)에 사용 됩니다. 설명된 프로토콜의 목적에 우리는이 약간 감소 4AP의 효과에 도움을 선호 발견.
이전 작업에서는 4AP 적용 되었습니다 뇌 조각에 때 그것은 이미 녹음 실17,18안으로 배치 했다. 4AP 응용 프로그램 epileptiform 패턴의 시작 간의 시간 대기 시간을 관찰 하는 실험 필요 하지 않는 한 우리가 찾을이 방법은 오히려 시간이 많이 걸리는 이며 장시간된 녹화 및 자극 세션을 추구 하는 적합 하지 않습니다. 이 프로토콜에서 설명합니다. 사전 부 화 뇌 조각 4AP 32 ° C에서의 뇌 조각을 다른 조직 단면도 사용 하 여 실험을 추구 하면서 시리즈에서 사전 처리 될 수 있으므로 많은 실험 시간을 살려주는 수 있습니다.
뇌 조각의 장기 생존 능력 장기에 네트워크 기능을 분석 유용할 수 있습니다. 또한, 반복적인 전기 자극에 그들의 향상 된 복구 큰 장점은 실험 통계 견고성에 대 한 동일한 두뇌 조각에서 수행 해야 하는 여러 자극 프로토콜을 비교 하고자 하는 경우입니다. 우리의 손에서 3 자극 프로토콜을 테스트 하는 경우 각 컨트롤 단계 앞 하 고 복구 단계 이어서, 실험 3-5 시간 지속 될 수 있습니다. 이러한 맥락에서 라이브 MEA 매핑 올바른 경로 활성화 하 고 억제 보다는 전기 자극을 통해 ictogenesis를 부탁 하기 위해 결정적 이다. 우리의 사용자 친화적인 GUI 매핑할 다른 뇌 구조의 전극 신속, 간단 하 고 유연한 도구를 나타냅니다. 상용 소프트웨어에 반대 그것은 기본적인 프로그래밍 기술도 함께 MEA 레이아웃 사용자 지정을 추가할 수입니다. 이미지는 밝은 분야에서 취득 될 수 있다 따라서, 범용 카메라 어떤 좋은 해상도 현미경에 적당 하다. 거꾸로 한 현미경 똑바로 현미경을 사용 하는 경우이 조직 아래 숨겨져 있을 것 이라고 이후 뇌 슬라이스는 microelectrodes 위치를 시각화 하는 필수적 이다. 그러나, 스테레오 현미경 좋습니다 거꾸로 종류는 실험 수행 칼-인하 특정 신경 경로 방해 하는 경우.
마지막으로,는 더 제안 된 방식의 장점은 대부분의 필요한 도구는 비용이 많이 드는의 불필요 한 사용 뿐만 아니라 사용자 지정 녹음 실 및 지주 챔버, 따뜻한 목욕과 슬라이스 앵커 같은 저렴 하 고 상대적으로 쉬운 조립 저소음 연동 펌프입니다.
기술의 한계:
MEA 녹음 매우 느린 파도, 즉시각화를 허용 하지 않습니다, 그리고 DC 신호에 있는 이동. 이러한 초기 심한 ictal 출력 기간의 점근 측정을 도움이 될 수 있으며, 가장 중요 한, 그들은 근본적인 외피 퍼지는 불경기 (현상 간 질32 에서 갑자기 예기치 않은 죽음에 관한 공유 하를 공부 하는 사이 간 질과 편두통33).
전기 neuromodulation 관련 여기에 설명 된 프로토콜 뇌 조각 생존 능력을 영향을 주지 않고 여러 자극 세션을 수행할 수 있습니다. 우리는 성공적으로 20-45 분, 어떤 이전 작품25에 보고 유사한의 3 자극 세션을 수행할 수 있습니다. 뇌 조각 아마 자극 세션 또는 더 이상 자극 프로토콜의 높은 수를 견딜 수 있습니다, 비록 우리가 않았다 테스트 하지 뇌 조각 이와. 3 자극 프로토콜 수를 제한 하 고 피하 자극 철수 시 회복의 부족까지 이러한 제한 조건에서 유지 하는 뇌 조직 스트레스 크게 수 있습니다 (≥60 분) 자극 세션 연장 하는 것이 좋습니다.
프로토콜 내에서 중요 한 단계:
몇 가지 중요 한 요소는 녹음의 성공적인 추격과 뇌 조각 MEA에 결합 된 epileptiform 활동의 방해 수 있습니다. 게다가 사용 설치류 종 뇌 조각, 기록 하는 동안 관류 속도의 품질과 실제 흐름의 역학 (즉,., 층 류 원형 대) 챔버 내에 기록, 우리는 발견 복구의 조건 및 4AP 응용 프로그램의 모드 뿐만 아니라 뇌 조각의 장기적인 유지 관리에서 가장 중요 한 단계가 있습니다.
침수 지주 챔버를 사용 하 여 때 뇌 조직 네트워크 활동을 보존 4AP 응용 프로그램에 의해 ictal 같은 방전의 유도 부탁을 실 온에서 두뇌 분할 영역을 저장 하는 데 결정적 이다. 우리의 손에서 복구 및 32 ° C에서 유지 보수 조각화의 3-4 h 이내 뇌 조직의 악화.
그러나 4AP-실제 실내 온도에에서 부 화 뇌의 조각와 32 ° C에서 녹음은,, 아닙니다 바람직한. 우리는이 조건에서 강력한 재발 ictal 출력을 관찰에서 많은 어려움을 발견 했다. 사실, 20-24 ° C 범위에서 낮은 온도 저해할 또는 심지어 방지 4AP 유도 ictogenesis 모두 에 체 외34 그리고 vivo에서35보고 되었습니다. 따라서, 4AP 인큐베이션 및 기록 온도 30-34 ° C에 속하는 해야 합니다와 일치 해야 합니다. 않도록 하기 위해 hyperexcitability의 동시 유도 인해 너무 많은 스트레스를 받고 뇌 조직의 4AP 및 뇌 조각의 갑자기 노출에 의해 실내 온도에서 따뜻한 (32 ° C) 4AP-실제에, 그것은 수행 하는 중간 사전 온난화 기본적 이다 단계 및 하자 뇌 조각 길 들 32 ° C에서 실제 지주에 대 한 20-30 분이이 단계를 건너뛰는 4AP로 ictogenesis 유도 영향을 미칠 수 있습니다.
언급 하는 또 다른 측면은 슬 라이 싱 후에 실제 D-포도 당 농도의 중요성. 25 mM 농도 뇌 조각 많은 실험실에서 사용 하는 10mm 농도 보다 더 보존 하 고 또한 빠릅니다 2-fold ictal 활동의 발생의 속도 향상 (따라서, 쉽게 실험의 긴 시리즈를 추구 하 여러 뇌 조각 매일 프로토콜).
마지막으로, 조각화 절차 동안 몇 가지 중요 한 세부 묘사가 언급 될 필요가 있다. 첫째, 허용 하지 않습니다는 그대로 뇌와 뇌 조각 절단 실제 추위에 얼어. 재미를 위한 두뇌 < 2 분은 충분 한 마우스 뇌의 작은 크기를 주어진. 조직 섹션 해야 전송 즉시 버퍼 용지함에서 실내 온도에 헹 구는 비 커. 절단을 rinsing 실제 그렇지 않으면 높은 자당 농도 뇌 조각 지주 챔버의 나일론 메쉬에 충실 할 것입니다 매우 중요 하다. 효과적으로 조직 린스, 그것이 지나치게 지주 실제를 오염 하지 있도록 전송 피 펫 내에서 절단 실제 콘텐츠를 최소화 하기 위해 중요 합니다. 2 단계 rinsing 오염 최소화에 에이즈. 완료 되 면 잘리는 절차, 조직 섹션 해야 전송 즉시 헹 구는 비 커에서 지주 챔버, 어디 부드러운 나일론 메쉬 정지 도중 실제 양쪽 모두에 조직의 산소 수 지주에. 조각화 절차에 따라 모든 단계에서 동일한 원리를 적용 한다: 두뇌 분할 한다 결코 비 커의 하단에, 그들은 지주 챔버의 측면 접촉 해서는 안 앉아서 그들은 결코 서로 접촉 해야도 오버랩.
수정 및 문제 해결:
실제 구성 실험의 필요에 따라 수정할 수 있습니다. 예를 들어 약물의 특정 신경 전달 물질 또는 이온 채널 전기 neuromodulation의 효능에 기여를 해 부를 추가할 수 있습니다. 또한, pyruvic 및 의약품 (cf. 표 2) 생략할 수 있습니다, 비록 우리가 그들은 강력한 신경 역할 발휘 찾을. 우리 보고 표 3 이 프로토콜에 그들과 함께 처리 하는 방법을 발생할 수 있는 가장 일반적인 문제.
결론:
MEA 녹음은 의심할 여 지 없이 건강 및 질병에 신경 네트워크의 상호 작용을 해결 하기 위해 귀중 한 기술입니다. 약리 연구 이외에 간 질 및 다른 신경 성 질환에 적용 하는 DBS와 관련 된 전기 neuromodulation 프로토콜 평가 가능 하다. 이 프로토콜에서 우리는 그것이 기존의 extracellular 필드 잠재적인 녹음으로 얻은 그 비슷한 결과 함께 전형적인 정기적인 자극 실험을 재현 가능 하 고 외부 전극을 자극 것으로 나타났습니다. 상업 사용자 친화적인 장비 및 고급 소프트웨어 툴의 증가 가용성 MEA 녹음 기술 또한 폐쇄 루프 자극 실험, 뇌 조직 하 고 임시 자극을 제공 하기에 적합 하 게 신경 네트워크 응답을 피드백 메커니즘의 기여를 조사 합니다.

간 질은 뇌1;의 통제 활동을 일으키는 생명이 진보적인 장애 그것은 질병 및 중요 한 사회적인 낙인2,3의 가장 높은 부담 중 수행합니다. TLE은 가장 빈번한 증후군 (40%)와 가장 자주 (~ 30%)4항 간 질 약물 저항. Epileptogenic 직물의 외과 제거는 환자의 상태를 개량 수 있습니다, 그러나 그것은 모든 환자에서 가능 하지 않습니다 하 고 완전히 발작-무료 생활5하지 못할 수 있습니다. 전기 DBS에 의해 간 질 변 네트워크의 유망한 접근 때 약리 치료 또는 신경외과 적합 하지 않습니다.
그들은 보존, 적어도 부분, 원래 건축과 뇌의 연결 설치류 뇌 조각 전기 생리학 기술 시험관에 의해 건강과 질병6 어떻게 신경 네트워크 기능을 공부 하는 유용한 도구는 관심 (ROI)의 지구. 특히, 수평 결합 된 해 마 entorhinal 외피 (해 마-EC) 조각 TLE에 관련 된 필수적인 신경 네트워크를 구성 하 고는 따라서 정기적으로 TLE 연구7 체 외에서 .
발작 같은 활동 수 있습니다 심하게 유도 될 두뇌 조각에서 마그네슘 칼륨8,,910, 증가 하면서 감소 하는 등 인조 척수 (실제)의 이온 구성을 변경 하 여 또는 금지 GABAergic 활동을 차단 하는 등 약리 조작에 의하여 (종합적인 검토에 대 한11 참조). 그러나, 이러한 모델 기반 흥분 및 억제;의 불균형된 변경 따라서, 그들은 상호 작용 및 흥분 성의 억제 네트워크 ictogenesis의 공동된 기여를 공부 하 고 허용 하지 않습니다. 뇌 조각 convulsant 마약 4AP로 지속적인 관류 강화 흥분 성의 억제 neurotransmission, 그대로 유지 하면서 시 냅 스 활동이 전반적으로 급성 ictogenesis 공부 하 되므로12.
MEAs 기존의 extracellular 필드 잠재적인 녹음, 공간 제한 될 수 있는 전극의 수를 제한 하는 어디에 비교 하 여 관찰 포인트의 큰 숫자에서 신경 네트워크에 의해 생성 된 전기 활동을 기록 허용 뇌 조각 표면에 수용. 또한, MEA 칩 추적 전파를 매우 유용 하는 알려진된 전극 간 거리의 추가 된 이점을 제공 하 고 기록 된 신호의 이동 속도 평가. 처음 경작된 뉴런13,14에서 기록에 대 한 잉태, 비록 MEAs 지금 또한 사용 된다 설치류15 와 인간16에서 얻은 급성 뇌 조각의 electrophysiological 기능 하. 따라서, 간 질 연구의 맥락에서 MEAs ictogenesis16,,1718의 핵심에 신경 네트워크의 상호 작용을 정확 하 게 유용한 도구를 나타냅니다.
그러나, MEA 녹음 본질적으로 오랫동안 (몇 시간) 실험 프로토콜에 걸쳐 안정적인 epileptiform 패턴을 유지 하거나 기술 과제를 수행 합니다. 첫째, 조직의 산소 하지 큰 내에서 적절 한 및 수 불 쌍 한 신호 대 잡음 비율 및 온도 불안정성에 영향을 하는 동안 침수 형 녹음 실19,20 상용 MEAs의 전형적인 라운드 때 높은 관류 속도 (6-10 mL/min) 녹음의 품질 (난방 및 관류 장비21예 기술 노트를 참조) 뇌 조각에 산소 공급을 향상 하는 데 사용 됩니다. Epileptiform 방전 등의 높은 주파수 구성 요소를 갖춘 두 번째, 재발 성 방전은 거의 침수 형 녹음 실19;를 사용 하 여 관찰 이것은 특히 사건 때 급성 epileptiform 패턴 화학적으로 유도 된 ephaptic 메커니즘을 포함 4AP 모델22 의 경우 처럼 (11 에 대 한 포괄적인 개요 참조). 이러한 한계를 극복 하기 위해 몇 가지 전략 연구원에 의해 제안 되었습니다. 예를 들어 조직에 적절 한 산소 공급을 달성 하는 데 중요 한 요소는 두뇌 슬라이스 두께 (≤300 µ M) 및 지역17,18 줄이면서 관류 속도19,20 증가. 또한, 향상 된 뇌 조각 생존 모두 양쪽18에서 뇌 조직 perfusing 수 있도록 천공된 MEAs (pMEAs)를 사용 하 여 또한 수행할 수 있습니다.
설명된 방법을 크게 두뇌 조각에서 MEA 녹음의 가능성 향상, 반면 그들은 테스트 되지 않았습니다에 대 한 연장 (몇 시간)는 후자를 나타내는 중요 한 기록 및 전기 자극 세션 뇌 조직에 대 한 스트레스입니다. 장시간된 녹음 세션 단기 측정에 의해 정체 수 없습니다 epileptiform 패턴의 특정 기능의 시간에 진화를 연구 하 필요할 수 있습니다. DBS 연구의 맥락에서 장기간된 실험 프로토콜 평가 하 고 동일한 뇌 조각에 여러 자극 패러다임의 효과 비교 하 여 필요할 수 있습니다.
필요가 있을 때만 자발적인 전기 활동 기록, 투자 수익에 관하여 전극의 매핑 일반적으로 이루어집니다 귀납적은, 즉, 데이터 분석; 중 대신, 갖는 응답 또는 전기 neuromodulation 패러다임의 연구는 실험 기간 동안 신속 하 고 쉽게 라이브 전극 매핑 필요 지시 된 특정 ROI(s)에 자극 전달는 필요 합니다.
여기, 우리는 유도 및 설치류 뇌 조각에 안정적인 4AP 유도 epileptiform 패턴의 유지 보수에 대 한 허용 하는 간단한 실험 프로토콜을 설명 합니다. 기존의 세포 외 전기 생리학 기술을 사용 하 여 특징 관찰된 활동 충실 하 게이 모델의 electrophysiological 기능을 재생산 한다. 그것은 몇 시간 동안 지속 되 고 반복된 장시간된 신 기원에 대 한 지속적인된 전기 자극을 outlasts. 유지 하 고 품 어 뇌 조각 하는 데 사용 하는 챔버 조립 될 수 있다 쉽게 표준 실험실 공급 (그림 1A)를 사용 하 여 있지만 최적 환율 및 층 류 흐름 (그림 1B)에 대 한 허용 하는 사용자 지정 녹음 실 상업적인 소스에서 얻을 수 또는 저렴 한 가격에 3D 인쇄 기술을 사용 하 여. 실시간 모니터링 및 자극 전극의 선택에 대 한 ROI(s)의 빠른 매핑 가능한 mapMEA, 요청에 따라 자유롭게 사용할 수 있는 명명 된 사용자 지정 사용자 친화적인 GUI에 의해 이루어집니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57548/57548fig1.jpg"> 그림 1:이 프로토콜 사용 하는 사용자 정의 장비. (A) 복구, 미리 데우고는, 및 4AP 사전 보육에 대 한 실 비 커, 페 트리 접시를 사용 하 여 조립 하는 지주. 페 트리 접시 지름에서 보다 작아야 차단기 고 주사기 플런저에 의해 장소에서 개최 됩니다. 페 트리 접시의 바닥은 나일론 메쉬 (부드러운 스타킹)에서 페 트리 접시의 가장자리에 cyanoacrylate와 붙어으로 바뀝니다. 산소는 구부러진된 척추 바늘 (22 세대), 페 트리 접시의 벽과 비 커 사이 삽입을 통해 제공 됩니다. 거품 비 커와 결코 도달 뇌 조각 변위를 피하기 위해 나일론 메시의 측면에서 등장 한다. 페 트리 접시 위에 실제 증발을 방지 하 고 산소 포화를 유지 하는 뚜껑으로 사용할 수 있습니다. (B) 사용자 지정 녹화 챔버입니다. : 난방 정 및 참조 전극에 맞게 입구 저수지. 개: 흡입 바늘에 맞게 콘센트 저수지. rec: 녹화 챔버입니다. (C) 유리 파스퇴르 피 펫, 화재 연마 하 여 웅크리고 조직 처리 기록 챔버 내에서 위치를 조정 하는 데 사용. (D) 사용자 정의 슬라이스 고정 앵커. (E) 최종 조립 녹음 실의 MEA 칩에 장착. 뇌 조각 앵커에 의해 장소에서 개최 하는 하단에 달려있다. 빨간색 화살표는 반면 빨간색 원 참조 전극, 포화 KCl 펠 릿 실제 입구 저수지에 의해 잠긴 나타냅니다 난방 정 취재 PTFE 튜빙을 나타냅니다. 파란색 화살표는 콘센트 저수지에서 흡입 바늘을 나타냅니다. <a href="/files/ftp_upload/57548/57548fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</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

측 두 엽 간 질 (TLE)은 가장 일반적인 부분 복잡 한 간 질 증후군 및 약물 이상 반응. 깊은 두뇌 자극 (DBS) 때 유망한 접근 약물 치료 실패 또는 신경외과 권장 하지 않습니다. 급성 뇌 조각 microelectrode 배열 (MEAs)에 결합 된 전기 자극에 의해 신경 네트워크 상호 작용 및 그들의 변조를 공부 하는 유용한 도구를 나타냅니다. 기존의 세포 외 기록 하는 기술을, 비교 관찰 포인트와 알려진된 전극 간 거리, 전파 경로 속도 electrophysiological의 공부 수 있도록 더 많은 수의 추가 장점 제공 신호입니다. 그러나, 조직의 산소 MEA 기록, 감소 신호 대 잡음 비율 고 실험 온도에 높은 진동 오는 높은 관류 속도 요구 하는 동안에 크게 장애가 있을 수 있습니다. 전기 자극 더 장시간된 녹음/자극 신기를 추구 하 고 어려운 뇌 조직을 강조 한다. 또한, 뇌 조각 활동의 전기 변조 전극 매핑 쉽고 신속 하 게 수행 함을 라이브 실험 기간 동안 필요한 뇌 조각 내 특정 구조/경로 대상으로 해야 합니다. 여기, 우리는 4-aminopyridine (4AP)의 녹음 및 전기 변조를 수행 하는 방법을 설명-설치류 뇌 조각 사용 하 여 평면 MEAs에에서 epileptiform 활동을 유도. 우리 쥐에서 얻은 뇌 조직의 능가 쥐 뇌 조직 및 MEA 실험에 대 한 더 적합 따라서 보여줍니다. 이 프로토콜 생성 및 유지 보수의 안정적인 epileptiform 패턴을 충실 하 게 재현 기존의 필드 잠재적인 기록 관찰 electrophysiological 기능, 몇 시간 동안 지속 하 고 outlasts 지속 보장 장시간된 신 기원에 대 한 전기 자극입니다. 실험을 통해 조직 생존 관류 속도 층 류 및 낮은 (1 mL/min) 에서도 빠른 해결책 교환을 위한 수 있도록 작은 볼륨 사용자 지정 녹음 챔버의 사용 덕분에 이루어집니다. 실시간 모니터링 및 자극 전극의 선택에 대 한 빠른 MEA 매핑은 사용자 지정 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI)에 의해 수행 됩니다.

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

우리는 microelectrode 배열을 사용 하는 설치류 뇌 조각에 4 aminopyridine 이용한 epileptiform 활동의 기록 및 전기 변조를 수행 하는 방법을 보여 줍니다. 사용자 지정 녹음 실 조직 생존 연장된 실험 세션에 걸쳐 유지합니다. 전극 매핑 라이브 고 자극 쌍의 선택 사용자 지정 그래픽 사용자 인터페이스에 의해 수행 됩니다.

녹음 및 Microelectrode 배열에 결합 하는 설치류 뇌 조각에 Epileptiform 활동의 변조

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

로던트에서 뉴런과 비 인간 메이트 뇌 조각의 DiOLISTIC 라벨링

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; ...

연구

신경과학

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

쥐 뇌 조각에서 뉴런의 Vibrodissociation는 시냅틱 전송 및 이미지 Presynaptic 터미널 공부

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

Axons, 수석 및 뇌 슬라이스의 개별 뉴런의 수지상 쪽의 전압에 민감한 염료 기록

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

쥐에 활동 륜 실행에 녹음 및 Circadian 리듬 분석

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

동시 전기 생리 녹화 및 설치류의 뇌에서 억제 에이전트의 마이크로 주사

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

급성 Hippocampal 조각에 작은 볼륨 재활용-, 관류-침수 형 챔버 시스템 유지에 시 냅 스가 소성을 기록

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

시 냅 스 밀도 Hippocampal 설치류 두뇌 분할 영역에서의 평가

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

전압에 민감한 염료를 사용하여 뇌 슬라이스의 광자 광자 광기록

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

설치류 뇌의 세포외 유비퀴틴-프로테아솜 활동 정량화

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

일반적인 마모셋에 있는 마이크로 전극 배열의 이식을 위한 입체 외과(칼리트릭스 jacchus)

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