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

G.P. er Marie Skłodowska-Curie Fellow finansiert av EU MSCA-hvis-2014 prosjektet Re.B.Us, G.A. n.660689, under framework programmet H2020. GUI-mapMEA er tilgjengelig ved forespørsel til forfatter 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>

Forfatterne ikke avsløre.

Tiltak er et uvurderlig verktøy for nevrofysiologi undersøkelser og har nådd modenhet i de senere år takket være tiår med utforsking og utvikling. Sammenlignet med konvensjonelle felt potensielle opptak har tiltak den store fordelen av mange observasjon poeng og kjent mellom elektrode distanse, som er avgjørende for å nøyaktig finne nevrale nettverk interaksjoner.
MEA opptak teknikken kan også kobles til andre elektrofysiologi tilnærminger, som patch-klemme opptak15, å undersøke forholdet mellom enkelt Nevron og nevrale nettverksaktivitet. Videre kan se feltet potensialer og multi-unit aktivitet samtidig gir verdifull innsikt i sammenhengen mellom aktiviteten til små neuronal ensembler og kollektive nevrale nettverk. Kombinasjonen med spenning-sensitive fargestoffer, kalsium imaging og optogenetics29 kan dedusere nevrofysiologi fenomener bruke polyhedral tilnærminger. I tillegg til farmakologisk studier, muligheten for både opptak og stimulering med samme system gjør MEA opptak teknikken svært kraftig og allsidig: det er for eksempel mulig å studere synaptiske plastisitet fenomener på den kjernen i minne formasjon30, ved hjelp av neuromodulation protokoller presenteres her, som er relevante for DBS til å behandle epilepsi og en rekke hjernen lidelser. Nyere bevis at MEA opptak teknikken kan brukes med hell til epileptiske hjernen vev16 demonstrerer nytten uvurderlig i epilepsi forskning, både å forstå grunnleggende mekanismene bak denne ødeleggende sykdommen og finjustere DBS algoritmer for å forbedre den.
Men tiltak tvinge jakten på elektrofysiologi eksperimenter under 'begrense' vilkår for hjernen skiver, kravet om en neddykket opptak kammer og nødvendigheten av å la hjernen skjær resten på solid underlaget der mikro-elektrodene er integrert. Dermed mottar hjernevev ikke tilstrekkelig oksygentilførsel, som igjen kan påvirke kvaliteten på opptakene.
Protokollen beskrevet her kan pålitelig registrere og studere ictogenesis i gnager limbiske nettverk koblet til tiltak ved hjelp av akutt i vitro 4AP-modellen og forfølge langvarig epoker av elektrisk stimulering, som gir relevant informasjon for evalueringen DBS politikk.
Tidligere studier på elektrisk neuromodulation epileptiske limbiske nettverk basert på bruk av konvensjonelle potensielle feltopptak har brukt musen eller rotte hjernen skiver med lignende resultater24,25; men bruk av rotte hjernevev vist seg mer utfordrende, rimelig grunn svakere tilkobling i forhold til hjernevev innhentes fra mus7. Med hensyn til MEA teknikken er musen hjernen stykker best egnet i kraft av sin mindre størrelse. Videre, gitt høyere frekvensen av forekomsten av ictal-lignende utslipp i musen versus rotte hjernevev, er det mulig å teste betydelig mer hjernen skiver gjennom en eksperimentell dag, som i sin tur gjør datainnsamling raskere og mer effektiv, og kan redusere antall dyr som brukes.
Betydning når det gjelder eksisterende metoder:
Ictal utslipp registrert bruker egendefinerte kammeret beskrevet her synes å være lik varigheten og frekvensen av forekomsten de observeres med konvensjonelle MEA ring kammeret og samme MEA type (planar mikro-elektroder, jf - 17). Men må det understrekes at hjernen stykke tykkelse må reduseres betydelig når bruker konvensjonelle runde opptak kammeret sammen med en lav perfusjon hastighet (1 mL/min), som kan hindre vellykket jakten på neuromodulation eksperimenter grunn å dårlig tilkobling.
I denne protokollen gir et lavt volum egendefinert innspilling kammer inspirert av oppdateringen-klemme opptak kammer design stabile og pålitelig laminær luftstrøm som er avgjørende for vellykket jakten på MEA innspillinger; Det kan også øke hjernen stykke tykkelsen til 400 µm for å oppnå en rettferdig avveining mellom vev levedyktighet og iboende tilkobling. Det er faktisk anerkjent at laminær strømning av innspillingen løsning innenfor kammeret er høylig attråverdig for hjernen stykke elektrofysiologi, siden den påvirkes ikke av temperatur, oksygen, og pH forløpninger som er observert i rundskriv-flow runde opptak Chambers19,20,31 (som de følger med kommersielt tilgjengelig MEA). Slike graderinger introdusere eksperimentelle bias og er også skadelig for hjernen sektoren. Innspillingen kammer av et relativt lite volum (~1.5 mL) sammen med en høy perfusjon rate (5-6 mL/min)16,31 tillate tilstrekkelig utveksling av perfusjon mediet (≥3 ganger / min). Egendefinerte kammeret kan lett hentes fra kommersielle kilder til en rimelig pris eller produsert internt med 3D trykking teknologien. Andre studier har rapportert MEA opptak fra 400 µm tykke menneskelige hjerne skiver16 ved hjelp av konvensjonelle MEA ring kammeret, mens holde ACSF volumet til 1 mL og håndheve en høy perfusjon rate (5-6 mL/min) ved hjelp av en lav støy peristaltiske pumpe. Men har forfattere brukt en annen modell av ictogenesis, dvs., den lave Mg2 +, som er trolig mindre påvirket enn den 4AP modellen av ephaptic mekanismer som involverer betydelige økninger i ekstracellulære K+ konsentrasjon 11 , 22. vi har funnet at en høy perfusjon rate ikke er ønskelig i 4AP modellen, muligens på grunn av rask vask ut av akkumulert ekstracellulære K+, hvilke må økes betraktelig i innspillingen ACSF16. Faktisk ictal hendelser ble vist mer 'delvis' ASCF perfusjon hastighet ble økt til 2-3 mL/min og hjernen stykket ble oversvømt av et tykt ACSF lag, mens fullverdig utslipp viser robust tonisk-kloniske komponenter kan gjenopprettes ved retur til en lavere perfusjon pris (1 mL/min) og en tynnere ACSF lag retten til vevet overflaten nivået (data ikke vist). Egendefinert innspilling kammeret beskrevet i denne protokollen kan utveksle perfusjon mediet 3 - 5 ganger / min på en strømningshastighet på 1 mL/min. Dermed forbedret den totale oksygentilførsel til hjernen skiver sterkt selv ved relativt lav perfusjon priser, fortsatt levere en stabil temperatur og høy signal-til-støy-forhold. Viktigst, er det mulig å holde ekstracellulære K+ konsentrasjonen til en fysiologisk verdi.
4AP modell av ictogenesis krever ikke noen vesentlig endring av ACSF ioniske sammensetning, for eksempel senke Mg2 + eller økende K+, og tilbyr unike fordelen av beholder både eksitatoriske og inhibitory overføringer 12, et aspekt som er svært relevant i epilepsi forskning i lys av avgjørende rollen som både glutamatergic og GABAergic nettverk i epileptiform synkronisering (jf. 7). 4AP-ACSF brukes i denne protokollen inneholder en fysiologisk K+ konsentrasjon (3,25 mM) og en litt lavere Mg2 + konsentrasjon enn holder ACSF (1 mM versus 1.3 mM). Denne konsentrasjonen fortsatt faller innenfor rapporterte fysiologiske verdiene av Mg2 + konsentrasjon i gnager CSF, og den brukes i mange laboratorier (se for eksempel17,18). Formålet med protokollen som beskrevet, har vi funnet at dette svak nedgang foretrekkes til hjelp i effekten av 4AP.
I tidligere arbeid utlignet 4AP til hjernen stykket når det allerede var plassert inne innspillingen kammer17,18. Hvis ikke eksperimentator trenger å observere tid ventetid mellom 4AP programmet og utbruddet av epileptiform mønstre, finner vi at denne tilnærmingen er ganske tidkrevende og er ikke egnet til å forfølge lengre opptak og stimulering økter beskrevet i denne protokollen. Pre-inkubering av hjernen skiver i 4AP ved 32 ° C kan spare mye eksperimentelle tid, siden hjernen skiver kan være pre-behandlet i serien mens forfølge eksperimentere med andre vev deler.
Langvarig levedyktigheten til hjernen skiver kan være nyttig å analysere nettverksfunksjoner på lang sikt. Videre er deres bedre resiliens å gjentatte elektrisk stimulering av stor fordel hvis eksperimentator ønsker å sammenligne flere stimulering protokoller, som må utføres i samme hjernen stykke for statistiske robusthet. I våre hender når du tester 3 stimulering protokoller, hver innledes med en kontroll fase og etterfulgt av en restitusjonsfasen, eksperimentet kan vare 3-5 h. I denne sammenheng er live MEA kartlegging avgjørende for å aktivere den riktige veien og undertrykke i stedet for å favorisere ictogenesis via elektrisk stimulering. Vår brukervennlig GUI representerer en rask, enkel og fleksibel verktøyet å kartlegge elektrodene på ulike hjernen strukturer. I motsetning til kommersiell programvare er det mulig å legge til egendefinerte MEA oppsett selv med grunnleggende programmering. Bilder kan skaffes i lyse-feltet. dermed egner alle generelt kamera som har god oppløsning og passer på et mikroskop. En invertert mikroskopet er viktig å visualisere microelectrodes posisjon i forhold til hjernen sektoren, siden dette ville være gjemt under vevet hvis bruker en oppreist mikroskop. Stereo-mikroskop anbefales imidlertid i tillegg til omvendt hvis eksperimentator må utføre kniv-kutt for å forstyrre bestemte neuronal stier.
Til slutt, en ytterligere fordel av den foreslåtte tilnærmingen er billig og relativt lett montering av de fleste av de nødvendige verktøyene, som egendefinert innspilling kammeret og holde chambers, varme bad og skive ankeret, i tillegg til unødvendig bruk av en kostbar lav støy peristaltiske pumpe.
Begrensninger av teknikken:
MEA opptak tillater ikke visualisere veldig treg bølger, dvs, DC skift i signalet. Slike opprinnelige avvisninger er kan hjelpe asymptotisk måling av ictal utslipp varighet, og viktigst, de er grunnleggende for å studere kortikale spre depresjon (et fenomen som gjelder plutselig uventede død i epilepsi32 og deles mellom epilepsi og migrene33).
Når det gjelder elektrisk neuromodulation kan protokollen beskrevet her utføre flere stimulering økter uten å påvirke hjernen stykke levedyktighet. Vi kunne utføre opptil 3 stimulering økter med 20-45 min, lik hva rapportert i forrige arbeid25. Selv om hjernen skiver kan sannsynligvis tåle mange stimulering økter eller lengre stimulering protokoller, gjorde vi ikke teste hjernen sektorene i denne forbindelse. Det anbefales at du begrenser antall stimulering protokoller til 3 og unngå langvarig (≥60 min) stimulering økter, noe som kan betydelig stress hjernevev vedlikeholdes under disse grense forhold til mangelen på utvinning på stimulans tilbaketrekning.
Avgjørende skritt i protokollen:
Flere kritiske faktorer kan hindre vellykket jakten på opptak og modulering av epileptiform aktiviteten i hjernen skiver koblet til MEA. Foruten gnagerarter brukes og kvaliteten på hjernen skiver, perfusjon hastigheten under opptak og dynamikk av ACSF (dvs., laminær versus rundskriv) i innspillingen kammeret, vi har funnet at vilkårene for utvinning og langsiktig vedlikehold av hjernen skiver samt modusen av 4AP programmet er de viktigste trinnene.
Når du bruker en neddykket holder kammer er det avgjørende å lagre hjernen skiver ved romtemperatur å bevare hjernen vev nettverksaktivitet og favorisere induksjon av ictal-lignende utslipp av 4AP program. I våre hender forverret utvinning og vedlikehold ved 32 ° C hjernevev innen 3-4 timer av slicing.
Inkubasjon av hjernen skiver i 4AP-ACSF ved romtemperatur og opptak ved 32 ° C er ikke ønskelig. Vi har funnet mange vanskeligheter i å observere robust tilbakevendende ictal utslipp i denne tilstanden. Lave temperaturer i området 20-24 ° C har blitt rapportert å dempe eller hindre 4AP-indusert ictogenesis både i vitro34 og i vivo35. Dermed 4AP inkubasjon og opptak temperaturen må være innenfor 30-34 ° C og må samsvare. For å unngå å sette hjernevev under mye stress på grunn av samtidige induksjon av hyperexcitability av 4AP og plutselig eksponering av hjernen skiver fra rom temperatur å varme (32 ° C) 4AP-ACSF, er det grunnleggende å utføre en mellomliggende forvarming trinn og la hjernen skiver venne i holder ACSF ved 32 ° C i 20-30 min. hopper over dette trinnet kan påvirke ictogenesis induksjon av 4AP.
Et annet aspekt som må nevnes er betydningen av D-glukose konsentrasjon i ACSF etter kutting. En 25 mM konsentrasjon bevarer hjernen skiver bedre enn 10 mM konsentrasjonen brukes i mange laboratorier og det også forbedrer frekvensen av forekomsten av ictal aktivitet, som er 2-fold raskere (dermed gjør det enklere å forfølge en lang rekke eksperimentelle protokoller i flere hjernen skiver hver dag).
Til slutt, noen viktige fine detaljer under kutting prosedyren må nevnes. Først, ikke tillater det intakt hjernen og hjernen skiver fryse i kulden kutte ACSF. Kjøling hjernen for < 2 min er tilstrekkelig gitt den lille størrelsen på musen hjernen. Vev delene skal overføres umiddelbart fra bufferbrettet til de skyllingsprosess kanner ved romtemperatur. Skylling kutte er ACSF svært viktig ellers high sukrose konsentrasjonen vil gjøre hjernen skiver stikke til nylon maske av holder kammeret. For å effektivt skyll vev, er det viktig å minimere kutte ACSF innholdet i overføring pipette slik at den ikke forurenser holde ACSF overdrevet. 2-trinns skylling hjelpemidler i å redusere forurensning. Ved ferdigstillelse av kutting prosedyren, skal vev delene overføres umiddelbart fra de skyllingsprosess kanner til holder kammeret, hvor det bløt nylon maske suspendert halvveis i holder ACSF lar vev oksygenering på begge sider. Det samme prinsippet bør brukes på alle stadier i kutting fremgangsmåten: hjernen skiver bør aldri sitte på bunnen av begeret, bør de ikke være i kontakt med sidene av holder kammer og de skal aldri i kontakt med hverandre eller overlappe.
Endringer og feilsøking:
ACSF komposisjon kan endres av eksperimentator behov. Narkotika kan for eksempel legges til dissekere bidrag av bestemte nevrotransmittere eller ionekanaler til effekten av elektriske neuromodulation. Videre kan pyruvic og askorbinsyre (jf. tabell 2) bli utelatt, selv om vi finner at de utøve en mektig neuroprotective rolle. Vi rapporterer i tabell 3 de vanligste problemene som kan oppstå i denne protokollen og hvordan håndtere dem.
Konklusjoner:
MEA innspillingen er utvilsomt en uvurderlig teknikk å ta samspillet av nevrale nettverk i helse og sykdom. I tillegg farmakologiske studier er det også mulig å vurdere elektrisk neuromodulation protokoller som er relevante for DBS brukes epilepsi og andre nevrologiske lidelser. I denne protokollen, har vi vist at det er mulig å gjenskape typiske periodiske stimuli eksperimenter med samme resultat de med konvensjonelle ekstracellulære felt potensielle opptak og eksterne stimulere elektroder. Den økende tilgjengeligheten av kommersielle brukervennlig utstyr og avansert programvareverktøy gjøre MEA opptak teknikken også egnet for lukket stimulering eksperimenter, å gi ad hoc stimulering hjernevev, og å undersøke bidrag av tilbakemelding mekanismer nevrale nettverk svar.

Epilepsi er en livstruende progressiv lidelse forårsaker ukontrollert aktivitet av hjernen1; bærer blant høyeste byrden av sykdom og betydelige sosiale stigma2,3. TLE er det hyppigste syndromet (40%) og de ofte (~ 30%) motstandsdyktig mot anti-epileptisk medisiner4. Mens kirurgisk ablasjon av epileptogenic vev kan forbedre pasientens tilstand, det er ikke mulig i alle pasienter og garantere fullstendig anfall-fritt liv5. Modulering av epileptiske limbiske nettverk av elektrisk DBS er en lovende tilnærming når farmakologisk behandling eller nevrokirurgi ikke er egnet.
Gnager hjernen stykker er et verdifullt verktøy for å studere hvordan nevrale nettverk-funksjonen i helse og sykdom6 med i vitro elektrofysiologi teknikker, som de bevare, i det minste i en del, den opprinnelige arkitektur og tilkobling av hjernen områdene rundt (ROI). Spesielt vannrett kombinert hippocampus-entorhinal cortex (hippocampus-EC) stykker utgjør de grunnleggende nevrale nettverkene involvert i TLE og er derfor rutinemessig ansatt i i vitro TLE forskning7.
Anfall-lignende aktivitet kan bli akutt indusert i hjernen skiver av endre ioniske sammensetningen av kunstige spinalvæske (ACSF), som reduserer magnesium mens økende kalium8,9,10, eller ved hjelp av farmakologiske manipulasjoner, som blokkerer hemmende GABAergic aktivitet (se11 for en omfattende gjennomgang). Men er disse modellene basert på ubalansert endring av eksitasjon og hemming; Derfor tillater de ikke studere samspillet og felles bidrag av eksitatoriske og inhibitory nettverk til ictogenesis. Kontinuerlig perfusjon av hjernen skiver med convulsant narkotika-4AP forbedrer både eksitatoriske og inhibitory neurotransmission, slik at for å studere akutt ictogenesis mens beholder synaptic aktivitet samlet12.
Tiltak tillate registrering av elektrisk aktivitet som genereres av nevrale nettverk fra et større antall observasjon poeng i forhold til konvensjonelle ekstracellulære felt potensielle opptak, der romlige begrensninger begrense antall elektroder som kan innkvartert på hjernen stykke overflaten. Videre MEA chips tilby den ekstra fordelen av kjente mellom elektrode avstanden, som er svært nyttig å spore forplantning og vurdere reiser hastigheten av innspilte signaler. Selv om utgangspunktet tenkt for opptak fra kulturperler neurons13,14, brukes tiltak nå også som karakteriserer de elektrofysiologiske funksjonene av akutt hjernen skiver fra gnagere15 og mennesker16. Således, i forbindelse med epilepsi forskning, tiltak representerer et verdifullt verktøy for å finne nevrale nettverk interaksjoner kjernen ictogenesis16,17,18.
Imidlertid bærer MEA opptak iboende tekniske utfordringer i å oppnå eller opprettholde en stabil epileptiform mønster gjennom lang (flere timer) eksperimentelle protokoller. Først kan vev oksygenering ikke være tilstrekkelig i de store og rundt neddykket-type opptak kammer19,20 typisk for kommersielt tilgjengelige tiltak, mens fattige signal-til-støy-forhold og temperatur ustabilitet kan påvirke kvaliteten på opptaket når en høy perfusjon rate (6-10 mL/min) brukes til å forbedre oksygen levering til hjernen stykke (se for eksempel tekniske notater på oppvarming og perfusjon utstyr21). Andre, tilbakevendende utslipp med høy frekvens komponenter, for eksempel epileptiform utslipp, er neppe observert ved neddykket-type opptak kamre19; Dette er spesielt tilfelle når akutte epileptiform mønsteret er kjemisk indusert og innebærer ephaptic mekanismer, så det er tilfellet for 4AP modell22 (se11 for en omfattende oversikt). For å overvinne disse begrensningene, foreslått flere strategier av forskere. For eksempel er øker perfusjon sats19,20 samtidig redusere hjernen stykke tykkelse (≤300 µM) og området17,18 avgjørende faktorer å oppnå tilstrekkelig oksygentilførsel til vev. I tillegg kan forbedret hjernen stykke levedyktighet også oppnås ved hjelp av perforerte tiltak (pMEAs), som tillater perfusing hjernevevet fra begge sider18.
Mens beskrevet tilnærminger har forbedret muligheten for MEA opptak fra hjernen stykker, de er ikke testet mot langvarig (flere timer) innspilling og elektrisk stimulering økter, den sistnevnte representerer en betydelig stress for hjernevev. Langvarig innspillingen kan pålegges å studere utviklingen av bestemte funksjoner i epileptiform mønstre som ikke ville være mulig å avsløre av kortsiktige mål. I forbindelse med DBS forskning, kan langvarig eksperimentelle protokoller pålegges å evaluere og sammenligne effekten av flere stimulering paradigmer i samme hjernen stykke.
Når bare spontan elektrisk aktivitet må registreres, tilordning av elektrodene forhold til Avkastningen er vanligvis gjort i posteriori, dvsunder dataanalyse; i stedet krever studien av evoked svar eller elektrisk neuromodulation paradigmer at stimulering skal leveres til bestemte ROI(s), dikterer behovet for rask og enkel live elektrode kartlegging under eksperimentet.
Her viser vi en enkel eksperimentelle protokoll som tillater for induksjon og vedlikehold av en stabil 4AP-indusert epileptiform mønster i voksen gnager hjernen skiver. Observerte aktiviteten gjengir elektrofysiologiske funksjonene i denne modellen som preget med konvensjonelle ekstracellulære elektrofysiologi teknikker. Det vedvarer i flere timer og outlasts vedvarende elektrisk stimulering for gjentatte langvarig epoker. Den kammer brukes til å vedlikeholde og ruge hjernen skiver kan være lett monteres ved hjelp av standard laboratorium forsyninger (figur 1A), mens en egendefinert innspilling kammer muliggjør optimale løsningen valutakurs og laminær strømning (figur 1B) kan hentes fra kommersielle kilder eller bruke 3D trykking teknologien til en rimelig pris. Rask tilordningen av ROI(s) for sanntids overvåking og valg av stimulerende elektrodene er gjort mulig av en tilpasset brukervennlig GUI kalt mapMEA, fritt tilgjengelig på forespørsel.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57548/57548fig1.jpg"> Figur 1: tilpasset utstyr som brukes for denne protokollen. (A) holde kamre for gjenoppretting, forvarming og pre-inkubering i 4AP er sammen med et beger og en Petriskål. Petriskål bør være mindre i diameter enn breaker og holdes på plass ved hjelp av en sprøytestempelet. Bunnen av Petriskål erstattes av en nylon maske (fra myke strømper) limt med cyanoacrylate på kanten av Petriskål. Oksygen er levert via en bøyd spinal nål (22 G), satt inn mellom veggene i Petriskål og begeret. Bobler bør være nye fra siden av kanne og aldri nå nylon mesh å unngå hjernen stykke forskyvning. Toppen av en Petriskål kan brukes som et lokk å unngå ACSF fordampning og opprettholde oksygenmetning. (B) egendefinert innspilling kammeret. i: innløp reservoaret til oppvarming kanyle og referanse elektroden. ut: stikkontakt reservoaret å imøtekomme sugekraft nålen. REC: opptak kammeret. (C) Glass Pasteur pipette, krøllet av brann-polering, brukes til å håndtere vevet og justere sin posisjon i innspillingen kammeret. (D) egendefinerte skive hold ned anker. (E) sluttmontering av opptak chamber montert på MEA chip. En hjerne skive hviler på bunnen holdt på plass av ankeret. Den røde pilen viser PTFE slangen dekker oppvarming kanyle, mens den røde sirkelen angir referanse elektrode, mettet KCl pellets neddykket av ACSF i innløpet reservoaret. Den blå pilen viser sugekraft nålen i stikkontakt reservoaret. <a href="/files/ftp_upload/57548/57548fig1large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</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

Tinninglappen epilepsi (TLE) er den vanligste delvise komplekse epileptiske syndromet og den minst responsive til medisiner. Dyp hjernestimulasjon (DBS) er en lovende tilnærming når farmakologisk behandling svikter eller nevrokirurgi anbefales ikke. Akutt hjernen skiver koplet til microelectrode matriser (tiltak) representerer et verdifullt verktøy for å studere nevrale nettverk interaksjoner og deres modulering av elektrisk stimulering. Sammenlignet med konvensjonelle ekstracellulære brenning gir de ekstra fordelene med et større antall observasjon poeng og en kjent distanse mellom elektrode, som tillater overføring banen og hastigheten på elektrofysiologiske signaler. Imidlertid kan vev oksygenering være sterkt svekket i MEA innspilling, som krever en høy perfusjon rente, som kommer på bekostning av redusert signal-til-støy-forhold og høyere svingninger i eksperimentell temperatur. Elektrisk stimulering ytterligere understreker hjernevev, gjør det vanskelig å forfølge lengre opptak/stimulering epoker. Videre trenger elektrisk modulering av hjernen stykke aktivitet å målrette bestemte strukturer/stier i hjernen sektoren, som krever at elektrode kartlegging raskt og enkelt utføres live under eksperimentet. Her vi illustrerer hvordan du utfører opptak og elektriske modulering av 4-aminopyridine (4AP)-indusert epileptiform aktivitet i gnager hjernen skiver med planar tiltak. Vi viser at hjernevevet fra mus utkonkurrerer rotte hjernevevet og er derfor bedre egnet for MEA eksperimenter. Denne protokollen garanterer den generasjon og vedlikehold av en stabil epileptiform mønster som trofast gjengir elektrofysiologiske funksjonene observert med konvensjonelle potensielle feltopptak vedvarer i flere timer og outlasts opprettholdes elektrisk stimulering for langvarig epoker. Vev levedyktighet hele eksperimentet oppnås gjennom bruk av en egendefinert innspilling av små volumer kammer tillater for laminær strømning og rask løsning utveksling selv på lav (1 mL/min) perfusjon priser. Rask MEA tilordning for sanntids overvåking og utvalg av stimulerende elektroder utføres av en tilpasset grafisk brukergrensesnitt (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

Vi illustrerer hvordan du utfører opptak og elektriske modulering av 4-aminopyridine-indusert epileptiform aktivitet i gnager hjernen skiver med microelectrode matriser. En egendefinert innspilling kammer opprettholder vev levedyktighet gjennom langvarig eksperimentelle økter. Live elektrode kartlegging og utvalg av stimulerende utføres av en egendefinert brukergrensesnitt.

Opptak og modulering Epileptiform aktivitet i gnager hjernen skiver koplet til Microelectrode matriser

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

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

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

Spenning-sensitive Dye Opptak fra Axoner, dendritter og dendrittiske spines av enkelte nerveceller i hjernen skiver

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

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

Samtidig Elektro Opptak og Micro-injeksjoner av hemmende midler i gnager Brain

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

Innspillingen synaptiske plastisitet i akutt hippocampus skiver vedlikeholdes i en liten volum resirkulering-, perfusjon og neddykking-type kammer System

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

Evaluering av Synapse tetthet i hippocampus gnager hjernen skiver

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

Bred-åker enkelt-Foton optisk innspillingen inne hjerne skive benytter Voltage-følsom Dye

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

Kvantifisere Subcellulære Ubiquitin-proteasomet aktivitet i gnager hjernen

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