Fokuseret ultralyd neuromodulation. Dette kommende spændende felt er et emne for igangværende undersøgelser Inden for fokuseret ultralyd er de optimale stimuleringsparametre for en bestemt applikation ofte ukendte. Denne undersøgelse sigter mod en systematisk bestemmelse af disse parametre gennem empirisk in vitro-test på neuroner.
Denne metode kan udforske den neuronale mekanisme, der ligger til grund for fokus for resund neuromodulation ved at gøre det muligt for forskere at analysere responserne fra genetisk og farmaceutisk modificerede neuroner. For at begynde at aspirere kulturmediet til at fylde en enkelt brønd i en 24 brøndneuronkulturplade med indlejrede mikroelektrodearrays eller MEA. Efter tilberedning af 300 ml afgasset og deioniseret vand skal du forsigtigt udfylde det i den fokuserede ultralyd eller FUS-transducerkegle.
Brug en tilpasset gevindstang til at fastgøre den 3D-printede holder til en ramme. Placer rammen således, at hovedet på FUS-transduceren er over det hul, der vil blive stimuleret. Brug en elastik til at sikre paraform over brønden på MEA-pladen med 24 brønde, der indeholder mediet, og de humant inducerede pluripotente stamceller eller HIPSC'er.
Indstil FUS-parametrene på transducerens udgangseffekt eller TPO-kontrolpanelet. Værdierne for de forskellige parametre er nævnt på skærmen. Påfør derefter koblingsgel oven på paraformen over hullet og sænk FUS-transduceren ned i koblingsgelen, der sikrer kontakt med gelen med minimale luftbobler.
Start FUS sonikering ved at trykke på nederste højre knap på TPO og vent mindst fem minutter mellem hver runde af sonikering for at tillade neuronerne at vende tilbage til en baseline tilstand. Hvis forbindelsen er passende, vil triggerpulsen, der genereres af FUS-systemet, automatisk justere FUS-stimuleringssekvensen med MEA-optagelsen. Analyser signalet ved at læse FUS sonikeringstiden med overførselsdataene baseret på ændringen i fyringshastigheden forbundet med FUS.
FUS-fokuspunktet blev karakteriseret både ved at visualisere det på termokromatiske plader og gennem vandhydrofonscanning. Efterbehandlingstrin, herunder filtrering, tærskelværdi og beregning af fyringshastigheden, filtrerede støj fra miljøet for at afsløre neuronale aktivitetsændringer forårsaget af FUS. Rasterplottene viste de registrerede pigge i hver kanal.
Affyringshastighedsplottet viste, at de valgte stimuleringsparametre øgede neuronal fyringshastigheden. Præ-FUS-affyringshastigheden var 140 hertz, mens post-FUS-affyringshastigheden var 786 hertz med kontinuerlig bølge-FUS. Ændring af FUS-sonikeringstilstanden ændrede også mængden af tid, før neuronerne vender tilbage til deres baseline-tilstand.
Det er afgørende omhyggeligt at minimere bobledannelsen, når transduceren placeres på paraformgrænsefladen. En anden overvejelse er den elektriske strøm, der leveres til transduceren. Effekten skal være høj nok til at fremkalde en effekt, men skal være lav nok til ikke at fremkalde transducer eller celleskader.
Denne teknik kunne identificere den optimale stimuleringsparameter til behandling af Parkinsons sygdom og andre neurologiske lidelser, hvilket eliminerer risikoen forbundet med den invasive kirurgi, herunder irreversibel skade, langvarig genopretning og rehabiliteringstid. Yderligere bestræbelser på at afdække dens mekanisme og kontrollere præklinisk optimering er nødvendig for at sikre sikkerheden i fremtidige undersøgelser, herunder kliniske forsøg.