Name: focused ultrasound neuromodulation of human in vitro neural cultures in multi-well microelectrode arrays
Uploaded: 2024-05-03T12:40:00
Duration: 4 min
Description: Watch this Scientific Journal Video about Focused Ultrasound Neuromodulation of Human In Vitro Neural Cultures in Multi-Well Microelectrode Arrays at JoVE.com

Amir Manbachi och Nitish Thakor bekräftar finansieringsstöd från Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA, Award Contract: N660012024075. Dessutom erkänner Amir Manbachi finansieringsstöd från Johns Hopkins Institute for Clinical and Translational Research (ICTR)'s Clinical Research Scholars Program (KL2), som administreras av National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS), National Institutes of Health (NIH). Nitish Thakor bekräftar finansieringsstöd från National Institutes of Health (NIH): R01 HL139158-01A1 och R01 HL071568-15.

1. Beredning av material
<ol><li>Aspirera odlingsmediet och använd det för att fylla en enda brunn i en 24-brunnars neuronodlingsplatta med inbäddad MEA (figur 2A). Odla och inducera neuronerna enligt det publicerade protokollet av Taga et al.13.</li>
	<li>Sterilisera parafilmgränssnittet, gummibandet och FUS-konen med dess gummimembran med 70 % etanol i 10 minuter och placera dem i dragskåpet för senare montering.</li>
	<li>Avgasa 300 ml avjoniserat vatten och 50 ml kopplingsgel. Centrifugera vattnet och gelen vid 160 x g i 5 minuter för att undvika kavitation i kopplingsmediet. OBS: Den ursprungliga källan till HiPSCs är från GM01582- och CIPS-cellinjer. I genomsnitt kan en densitet på 5 x 104 motorneuroner och 2,5 x 104 astrocyter per brunn uppnås14.</li>
</ol>2. Anslutning och installation av kringutrustning
<ol><li>Fäst FUS-konen på givaren med skruvar och försegla konen med ett flexibelt gummimembran i en ventilerad steril huv. Fyll konen med avgasat och avjoniserat (DG-DI) vatten från steg 1.3 och se till att det inte finns några bubblor i konen för att undvika kavitation.</li>
	<li>Använd en anpassad gängstång för att fästa den 3D-printade hållaren på en ram (Figur 2B). Placera ramen så att huvudet på FUS-givaren är över brunnen som kommer att stimuleras.</li>
	<li>Använd ett gummiband för att fästa parafilm över brunnen på 24-håls MEA-plattan som innehåller mediet och HiPSC.</li>
	<li>Förbered FUS-systemet genom att ansluta ultraljudsgivarens back-end-drivrutinselektronik, i detta fall givarens uteffekt (TPO; Figur 3A), till ett 100-240 V eluttag (Figur 3B, Anslutning 6) och ansluta det matchande nätverket till TPO och FUS-givaren (Figur 3B, Anslutning 1 respektive Anslutning 2). Det matchande nätverket säkerställer effektiv elektrisk koppling mellan givaren och TPO:n.</li>
	<li>Anslut MEA-systemet till ett eluttag (100-240 V) (Figur 3B, Anslutning 5). Anslut MEA-systemets synkroniseringsport till TPO:n (Figur 3B, Anslutning 3). Denna anslutning kommer att synkronisera datainsamlingen av MEA-systemet med FUS-stimuleringen.</li>
	<li>Placera 24-håls MEA-plattan i MEA-systemet och ta bort locket för att möjliggöra direktkontakt mellan givaren och brunnen. Placera givaren 5-10 mm ovanför brunnsplattan för att ge plats för avgasningsgelen, enligt beskrivningen i steg 3.2 (Figur 3A och Figur 2B).</li>
</ol>3. Stimulering och neuronal signalinsamling
<ol><li>Ställ in FUS-parametrarna på TPO-kontrollpanelen (tabell 1).</li>
	<li>Applicera kopplingsgelen ovanpå parafilmen och sänk ner FUS-givaren i kopplingsgelen, se till att den kommer i kontakt med gelen med minimala luftbubblor (Figur 2A).</li>
	<li>Starta MEA-systeminspelningen genom att klicka på Start-knappen i användargränssnittet.</li>
	<li>Starta FUS ultraljudsbehandling genom att trycka på den nedre högra knappen på TPO (Figur 3A, Etikett 7), och vänta minst 5 minuter mellan varje omgång av ultraljudsbehandling så att neuronerna kan återgå till ett baslinjetillstånd.</li>
	<li>Använd triggerpulsen som genereras av FUS-systemet för att anpassa FUS-stimuleringssekvensen till MEA-inspelningen (Figur 3B, anslutning 3).</li>
</ol>4. Databehandling och analys
<ol><li>Överför data från MEA-systemet till datorn med en USB-anslutning (bild 3B, anslutning 4). Starta detta genom att klicka på panelen Experimentkonfiguration . Välj sedan den datatyp man vill spela in. I det här fallet rekommenderas råa spikar. Namnge slutligen filen och välj önskad plats på hårddisken för att slutföra överföringen. Följande steg kan utföras genom att köra det utgivna Python-skriptet i https://github.com/Rxliang/FUSNeuromod.</li>
	<li>Läs in data från var och en av de 16 elektroderna.</li>
	<li>Använd ett Butterworth-bandpassfilter med en bandbredd på 5 Hz till 3 kHz med en Butterworth-ordning på 8. OBS: För att optimera dessa värden är det viktigt att ta hänsyn till avfyrningshastigheten för de specifika cellerna och antalet celler som är inblandade. Genom att multiplicera dessa 2 värden kan man uppskatta den totala avfyrningshastigheten för cellpopulationen i experimentet.</li>
	<li>Använd ett Gaussiskt filter med σ = 3 för att jämna ut signalen. OBS: Parametern kan optimeras baserat på de rekommenderade värdena från MEA-systemet, eftersom överdriven utjämning kan resultera i dataförvrängning efter förvärvet, och för lite utjämning skulle introducera oönskat brus.</li>
	<li>Ställ in ett tröskelvärde för att detektera de potentiella topparna som 5 gånger standardavvikelsen för den Gaussiska utjämnade signalen.</li>
	<li>Beräkna avfyrningshastigheten genom att dividera antalet spikar som registrerats i ett 50 ms-fönster över alla 16 kanaler med fönstrets längd (dvs. 50 ms). Flytta fönstret längs signalen till nästa bildruta och upprepa beräkningen av avfyrningshastigheten (kompletterande figur 1).</li>
	<li>Analysera signalen genom att läsa FUS ultraljudsbehandling tid från överförda data baserat på förändringen i avfyrningshastigheten i samband med FUS.</li>
</ol>5. Rengöring och återanvändning av MEA-plattor med flera brunnar
<ol><li>När experimenten är klara, använd en pipett för att försiktigt ta bort mediet från brunnarna i flerbrunnsplattan, var noga med att undvika elektrodytan.</li>
	<li>Tillsätt 2 ml DG-DI-vatten per brunn. Aspirera och upprepa en gång.</li>
	<li>För att få bort eventuella celler och skräp, tillsätt en blandning av 1 g enzymatiskt rengöringsmedel Terg-A-Zyme med 10 ml sterilt DG-DI-vatten (0,3 ml per brunn) till plattan. Låt den inkubera över natten i rumstemperatur (RT).</li>
	<li>Följande dag tar du bort lösningen från brunnarna och sköljer dem med 1 ml sterilt DG-DI-vatten.</li>
	<li>Inkubera flerbrunnsplattan i 5-7 minuter och aspirera. Upprepa detta steg 5 gånger.</li>
	<li>Tillsätt 0,5 ml sterilt DG-DI-vatten per brunn. Anteckna baslinjen för den rengjorda flerbrunnsplattan för att bekräfta att MEA-plattan är ren. En rengjord platta bör uppvisa gaussiska brusmönster med låga intensitetsvärden.</li>
	<li>Förvara den rengjorda flerbrunnsplattan vid 4 °C tills den är redo att användas igen. Byt vatten som MEA lagras i minst en gång i månaden.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Kamimura, H. A. S., Conti, A., Toschi, N., Konofagou, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasound+neuromodulation:+Mechanisms+and+the+potential+of+multimodal+stimulation+for+neuronal+function+assessment.">Ultrasound neuromodulation: Mechanisms and the potential of multimodal stimulation for neuronal function assessment.</a> Frontiers in Physics. 8, 150 (2020).</li><li>Manbachi, A., Kempski, K. M., Curry, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Abundant Promise of Ultrasound in Neurosurgery: A Broad Overview and Thoughts on Ethical Paths to Realizing Its Benefits. , (2022).</li><li>. Handbook for Clinical Ultrasound.Beginner's Guide to Fundamental Physics &amp; Medical Ultrasound Applications. Audible Available from: <a target="_blank" href="https://www.audible.com/pd/Handbook-for-Clinical-Ultrasound-Audiobook/B0983XJY83">https://www.audible.com/pd/Handbook-for-Clinical-Ultrasound-Audiobook/B0983XJY83</a> (2021)</li><li>Yoo, S., Mittelstein, D. R., Hurt, R. C., Lacroix, J., Shapiro, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Focused+ultrasound+excites+cortical+neurons+via+mechanosensitive+calcium+accumulation+and+ion+channel+amplification.">Focused ultrasound excites cortical neurons via mechanosensitive calcium accumulation and ion channel amplification.</a> Nature Communications. 13 (1), 493 (2022).</li><li>Szczot, M., Nickolls, A. R., Lam, R. M., Chesler, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+form+and+function+of+PIEZO2.">The form and function of PIEZO2.</a> Annual Review of Biochemistry. 90, 507-534 (2021).</li><li>Kim, H., 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=Miniature+ultrasound+ring+array+transducers+for+transcranial+ultrasound+neuromodulation+of+freely-moving+small+animals.">Miniature ultrasound ring array transducers for transcranial ultrasound neuromodulation of freely-moving small animals.</a> Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation. 12 (2), 251-255 (2019).</li><li>Hoffman, B. U., 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=Focused+ultrasound+excites+action+potentials+in+mammalian+peripheral+neurons+in+part+through+the+mechanically+gated+ion+channel+PIEZO2.">Focused ultrasound excites action potentials in mammalian peripheral neurons in part through the mechanically gated ion channel PIEZO2.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 119 (21), e2115821119 (2022).</li><li>Tyler, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mechanobiology+of+brain+function.">The mechanobiology of brain function.</a> Nature Reviews Neuroscience. 13 (12), 867-878 (2012).</li><li>Collins, M. N., Legon, W., Mesce, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+inhibitory+thermal+effects+of+focused+ultrasound+on+an+identified,+single+motoneuron.">The inhibitory thermal effects of focused ultrasound on an identified, single motoneuron.</a> eNeuro. 8 (2), (2021).</li><li>Chalfie, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurosensory+mechanotransduction.">Neurosensory mechanotransduction.</a> Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 10 (1), 44-52 (2009).</li><li>Launay, P., 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=TRPM4+Is+a+Ca2+-activated+nonselective+cation+channel+mediating+cell+membrane+depolarization.">TRPM4 Is a Ca2+-activated nonselective cation channel mediating cell membrane depolarization.</a> Cell. 109 (3), 397-407 (2002).</li><li>Cain, S. M., Snutch, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contributions+of+T-type+calcium+channel+isoforms+to+neuronal+firing.">Contributions of T-type calcium channel isoforms to neuronal firing.</a> Channels. 4 (6), 475-482 (2010).</li><li>Taga, 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=Establishment+of+an+electrophysiological+platform+for+modeling+ALS+with+regionally-specific+human+pluripotent+stem+cell-derived+astrocytes+and+neurons.">Establishment of an electrophysiological platform for modeling ALS with regionally-specific human pluripotent stem cell-derived astrocytes and neurons.</a> Journal of Visualized Experiments. (174), e62726 (2021).</li><li>Taga, 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=Role+of+human-induced+pluripotent+stem+cell-derived+spinal+cord+astrocytes+in+the+functional+maturation+of+motor+neurons+in+a+multielectrode+array+system.">Role of human-induced pluripotent stem cell-derived spinal cord astrocytes in the functional maturation of motor neurons in a multielectrode array system.</a> Stem Cells Translational Medicine. 8 (12), 1272-1285 (2019).</li><li>Manuel, T. J., 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=Ultrasound+neuromodulation+depends+on+pulse+repetition+frequency+and+can+modulate+inhibitory+effects+of+TTX.">Ultrasound neuromodulation depends on pulse repetition frequency and can modulate inhibitory effects of TTX.</a> Scientific Reports. 10 (1), 15347 (2020).</li><li>Treeby, B. E., Cox, B. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=k-wave:+Matlab+toolbox+for+the+simulation+and+reconstruction+of+photoacoustic+wave+fields.">k-wave: Matlab toolbox for the simulation and reconstruction of photoacoustic wave fields.</a> J. Biomed. Opt. 15 (2), 021314 (2010).</li><li>Akhtar, 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=Noninvasive+peripheral+focused+ultrasound+neuromodulation+of+the+celiac+plexus+ameliorates+symptoms+in+a+rat+model+of+inflammatory+bowel+disease.">Noninvasive peripheral focused ultrasound neuromodulation of the celiac plexus ameliorates symptoms in a rat model of inflammatory bowel disease.</a> Experimental Physiology. 106 (4), 1038-1060 (2021).</li><li>Smirnova, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organoid+intelligence+(OI):+The+new+frontier+in+biocomputing+and+intelligence-in-a-dish.">Organoid intelligence (OI): The new frontier in biocomputing and intelligence-in-a-dish.</a> Frontiers in Science. 1, 1017235 (2023).</li><li>Saccher, 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=Focused+ultrasound+neuromodulation+on+a+multi-well+MEA.">Focused ultrasound neuromodulation on a multi-well MEA.</a> Bioelectronic Medicine. 8 (1), 2 (2022).</li><li>Yger, P., 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=A+spike+sorting+toolbox+for+up+to+thousands+of+electrodes+validated+with+ground+truth+recordings+in+vitro+and+in+vivo.">A spike sorting toolbox for up to thousands of electrodes validated with ground truth recordings in vitro and in vivo.</a> eLife. 7, e34518 (2018).</li><li>Babakhanian, 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=Effects+of+low+intensity+focused+ultrasound+on+liposomes+containing+channel+proteins.">Effects of low intensity focused ultrasound on liposomes containing channel proteins.</a> Scientific Reports. 8, 17250 (2018).</li><li>Liang, 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=Designing+an+Accurate+Benchtop+Characterization+Device:+An+acoustic+measurement+platform+for+localizing+and+implementing+therapeutic+ultrasound+devices+and+equipment+(amplitude).">Designing an Accurate Benchtop Characterization Device: An acoustic measurement platform for localizing and implementing therapeutic ultrasound devices and equipment (amplitude).</a> 2022 Design of Medical Devices Conference. , (2022).</li><li>Ko, H., Yoon, S. -. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optogenetic+neuromodulation+with+gamma+oscillation+as+a+new+strategy+for+Alzheimer+disease:+A+narrative+review.">Optogenetic neuromodulation with gamma oscillation as a new strategy for Alzheimer disease: A narrative review.</a> Journal of Yeungnam Medical Science. 39 (4), 269-277 (2022).</li><li>White, M., Mackay, M., Whittaker, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Taking+optogenetics+into+the+human+brain:+Opportunities+and+challenges+in+clinical+trial+design.">Taking optogenetics into the human brain: Opportunities and challenges in clinical trial design.</a> Open Access Journal of Clinical Trials. 2020, 33-41 (2020).</li></ol>

Författarna förklarar att forskningen genomfördes i avsaknad av kommersiella eller finansiella relationer som skulle kunna tolkas som en potentiell intressekonflikt. Amir Manbachi undervisar och konsulterar för BK Medical (GE Healthcare) och Neurosonics Medical och är uppfinnare av ett antal patentsökta FUS-teknologier. Betty Tyler har forskningsfinansiering från NIH och är delägare i Accelerating Combination Therapies (inklusive aktier eller optioner). Ashvattha Therapeutics Inc. har licensierat ett av hennes patent och hon är aktieägare i Peabody Pharmaceuticals.

Detta manuskript beskriver en ny metod som kan användas för att registrera neuronal aktivitet i HiPSCs under FUS neuromodulering. Detta protokoll är generaliserbart till olika FUS-givare och MEA-system. För att replikera de observerade resultaten med det beskrivna protokollet bör forskaren se till att givarens brännpunkt är större än arean på botten av MEA-brunnen. Dessutom, om olika neuronala cellinjer används, måste filterparametrarna ställas in på det förväntade frekvenssvaret för cellerna i brunnen. Om representativa resultat inte kan uppnås bör man överväga att modifiera de ovannämnda parametrarna (t.ex. spränglängd, intensitet, arbetscykel, etc.).
Även om detta arbete visade en ökning av avfyrningshastigheten efter FUS-stimulering, måste mer data samlas in för att visa repeterbarheten av detta fynd innan några slutsatser dras. Detta protokoll ärver begränsningarna hos MEA-system, som vanligtvis har svagheter som härrör från den direkta mikroelektrodströmsignalen. Även om direktkontakt med neuronen ger bättre känslighet, kan det förändra cellen och påverka mätnoggrannheten. Dessutom, på grund av brunnarnas lilla storlek, inkluderar vårt system inte perifer vävnad, vilket också kan spela en roll i neuromodulering17. Detta kan begränsa tillämpligheten av de slutsatser som dras från denna konfiguration till in vivo-miljöer . För att studera mer komplexa nätverkssvar måste ett MEA-system med högre kanaltäthet utformas för att förbättra dess känslighet18. Flera framtida riktningar för detta föreslagna system har identifierats, inklusive användning av en 3D-portal för att hålla givaren och säkerställa korrekt placering19. Ytterligare förbättringar kan göras när det gäller efterbehandlingsalgoritmen, inklusive att använda en spikande sorteringsalgoritm20 för att klassificera enskilda neuroner. Denna process skulle vara fördelaktig för att reda ut svaren från neuroner med flera enheter i framtida studier av mekanismerna för FUS. Viktigast av allt är att det är viktigt att införliva ytterligare stimuleringsmetoder, såsom kemiska, elektriska och optiska stimuli, för att belysa de underliggande mekanismerna. Dessa metoder kan förändra neuronala egenskaper och beteenden, till exempel genom att hämma specifika jonkanaler15 eller modifiera membranegenskaperna21. Genom att modulera huvudfaktorerna inom den hypotetiska signalvägen kan forskare identifiera bidragen från varje faktor i kontrollerade miljöer och i slutändan kasta ljus över de komplexa interaktioner som spelar in.
Elektrisk stimulering22 är en av de mest etablerade teknikerna för neuromodulering, med en lång historia av framgångsrika tillämpningar i kliniska och forskningsmiljöer. FUS och optogenetik23 är däremot relativt nya modaliteter som har fått uppmärksamhet de senaste åren. De stora fördelarna med FUS är dess icke-invasivitet och förmåga att stimulera nervceller på djup som kan vara svåra att nå med andra tekniker, inklusive elektrisk stimulering och optogenetik. Liksom optogenetik24 har FUS dock vissa begränsningar relaterade till modellering av vågutbredningen och associerade neuronala svar. Att fånga komplexiteten i vävnadens heterogena akustiska egenskaper in vivo kan vara utmanande, vilket leder till osäkerheter i tryckfältet och därmed i de neuronala svaren. Denna svårighet att exakt modellera dessa egenskaper utgör en utmaning när man optimerar tekniken för specifika verkliga applikationer. Den inneboende komplexiteten understryker vikten av in vitro-system som det i denna studie, eftersom de möjliggör direkta studier av respons under kontrollerade akustiska intensitetsförhållanden.
Sammanfattningsvis ger detta system en högkapacitets, in vitro-plattform för att studera de neuromodulerande effekterna av FUS på humana neuroner. Med detta system kan verkningsmekanismerna för FUS undersökas genom att mäta de elektriska svaren från mänskliga nervceller när de utsätts för olika nivåer och typer av stimulering i en kontrollerad miljö. Därför erbjuder den ett värdefullt kompletterande verktyg till de människo- och djurmodeller som vanligtvis används inom området.

Fokuserat ultraljud (FUS) är en lovande neuromoduleringsmodalitet som möjliggör icke-invasiv stimulering på centimeternivå djup med submillimeterupplösning 1,2,3. Trots dessa styrkor är den kliniska effekten av FUS begränsad, delvis på grund av bristande kunskap om dess verkningsmekanism. Utan en solid teoretisk grund har forskare och kliniker svårt att skräddarsy behandlingen för att möta de specifika behoven hos enskilda patienter under olika förhållanden. En framträdande teori som föreslagits av Yoo et al.4 föreslår att mekanokänsliga jonkanaler är ansvariga för neuronaktivering. Denna teori misslyckas dock med att förklara FUS-aktivering i mänskliga hjärnneuroner, som saknar dessa kanaler5. Denna tvetydighet begränsar användningen av FUS i kliniken, eftersom den utesluter justering av FUS-parametrar för att optimera behandlingsresultaten.
Tidigare relaterade studier har använt en rad olika metoder för att undersöka de fysiologiska mekanismer som ligger till grund för FUS och för att bestämma de optimala stimuleringsparametrarna. Ett avgörande steg i denna process involverar övervakning av neuronala svar som återkoppling, vilket kan uppnås genom metoder som involverar jon-gate-övervakning, såsom kalciumjonavbildning4, optisk avbildning1 och ex vivo elektrofysiologisk registrering (t.ex. elektromyografi6 eller hud-nervelektrofysiologi7). De flesta av dessa studier använder dock icke-mänskliga neuroner eller in vivo-metoder, vilket kan introducera ytterligare variationer på grund av suboptimala kontroller. Att däremot använda elektroder för att mäta neuronala signaler i in vitro human-inducerade pluripotenta stamcellsneuroner (HiPSC) ger känsligare mätningar och större kontroll över den experimentella miljön. I detta arbete har ett in vitro-system utvecklats med hjälp av mikroelektrodmatriser (MEA) för att mäta de elektriska svaren hos HiPSC-neuroner efter FUS-stimulering, som visas i figur 1. Detta system gör det möjligt för forskare i samhället att övervaka neuronala svar när man varierar ultraljudsparametrarna (t.ex. frekvens, burstlängd, intensitet). Dessutom möjliggör detta system en hög nivå av kontroll av neuronal känslighet för fysiska stimuli (t.ex. temperatur, tryck och kavitation)8,9, eftersom neuronernas jonkanalfunktionalitet kan manipuleras genetiskt och farmaceutiskt (t.ex. genom att använda gadolinium för att hämma jonkanaler)10,11,12. Denna kontroll på molekylär nivå kan bidra till att belysa mekanismerna bakom de neuromodulerande effekterna av FUS.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>MEA System</td>
			<td>Axion Biosystem Inc.</td>
			<td>Maestro Edge</td>
			<td>Sampling Rate: 11500 Hz</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MEA Plate</td>
			<td>Axion Biosystem Inc.</td>
			<td>CytoView MEA</td>
			<td>Electrode and Well: 16 electrodes in 24 wells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Well plate Interface</td>
			<td>Amcor Inc.</td>
			<td>Parafilm PM996; P7793</td>
			<td>Thickness: 127 &#181;m</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CO2 Tank and Regulator for culture</td>
			<td>AirGas Inc./ Harris Inc.</td>
			<td>9296NC</td>
			<td>Concentration: 5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Culture Media</td>
			<td>ThermoFisher Inc.</td>
			<td>Laminin; 23017-015</td>
			<td>Concentration: 1 &#181;g/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HiPSC Neurons</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>CIPS and GM01582 Derived; 450-10</td>
			<td>Concentration: 10 ng/mL (Refer Taga et al [2021]13)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transducer</td>
			<td>Sonic Concepts Inc.</td>
			<td>CTX250; 008</td>
			<td>Center Frequency: 250 kHz</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matching Network</td>
			<td>Sonic Concepts Inc.</td>
			<td>CTX250; NFS102v2</td>
			<td>Impedance: 50 &#937;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transducer Power Output (TPO)</td>
			<td>Sonic Concepts Inc.</td>
			<td>Version 4.1; 020</td>
			<td>Frequency: From 250 kHz to 2.5 MHz</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Membrane</td>
			<td>McMaster Inc.</td>
			<td>Silicone Rubber; 5542N115</td>
			<td>Thickness: 0.0127 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coupling Gel</td>
			<td>Parker Laboratory Inc.</td>
			<td>Aquasonic 100; B08DDWG GXB</td>
			<td>Viscosity: 130,000&#8211;185,000 cops</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Connection to Probe holder</td>
			<td>McMaster Inc.</td>
			<td>Steal Threaded Rod; 90322A661</td>
			<td>Length: 1&#8211;1/2&#34; Long</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>ThermoFisher Inc.</td>
			<td>Sorvall Legend X1R; 75004261</td>
			<td>Max acceleration: 10&#8211;25,830 x g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrophone</td>
			<td>Sonic Concepts Inc.</td>
			<td>Y-104; 009</td>
			<td>Range: 50 kHz&#8211;1.9 MHz</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water Tank</td>
			<td>Sonic Concepts Inc.</td>
			<td>WT</td>
			<td>Size: 30 cm x 30 cm x 30 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water Conditioning Unit</td>
			<td>Sonic Concepts Inc.</td>
			<td>WCU; SN006</td>
			<td>Flow Velocity: 50 mL/s maximum</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>Rohde-Schwarz Inc.</td>
			<td>RTC1002</td>
			<td>Sampling rate: Up to 50 MHz</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stage</td>
			<td>Sonic Concepts Inc.</td>
			<td>MicroStage; 2</td>
			<td>Accuracy: 1 &#181;m</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermochromic sheet</td>
			<td>TIPTEMP Inc.</td>
			<td>Liquid Crystal Sheet; TLCSEN337</td>
			<td>Range: 22&#8211;24 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Computer</td>
			<td>Microsoft Surface</td>
			<td>Surface Pro</td>
			<td>CPU i5 1035G4: 3.7 GHz</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data Transfer Software</td>
			<td>Mathworks Inc.</td>
			<td>MATLAB</td>
			<td>Version 2021b</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Processing Software</td>
			<td>Python Software Foundation</td>
			<td>Python</td>
			<td>Version 3.7.10</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

focused ultrasound neuromodulation of human in vitro neural cultures in multi-well microelectrode arrays

De neuromodulerande effekterna av fokuserat ultraljud (FUS) har visats i djurmodeller, och FUS har använts framgångsrikt för att behandla rörelse och psykiatriska störningar hos människor. Men trots framgången med FUS är mekanismen bakom dess effekter på nervceller fortfarande dåligt förstådd, vilket gör det svårt att optimera behandlingen genom att justera FUS-parametrarna. För att ta itu med denna kunskapslucka studerade vi humana nervceller in vitro med hjälp av nervceller odlade från humaninducerade pluripotenta stamceller (HiPSCs). Genom att använda HiPSCs kan man studera människospecifika neuronala beteenden i både fysiologiska och patologiska tillstånd. Denna rapport presenterar ett protokoll för att använda ett system med hög genomströmning som möjliggör övervakning och kvantifiering av de neuromodulerande effekterna av FUS på HiPSC-neuroner. Genom att variera FUS-parametrarna och manipulera HiPSC-neuronerna genom farmaceutiska och genetiska modifieringar kan forskare utvärdera de neurala svaren och belysa de neuromodulerande effekterna av FUS på HiPSC-neuroner. Denna forskning kan få betydande konsekvenser för utvecklingen av säkra och effektiva FUS-baserade terapier för en rad neurologiska och psykiatriska störningar.

Sammanfattningsvis presenterar vi ett protokoll som möjliggör in vitro övervakning av FUS neuromodulering med hjälp av neuroner odlade från HiPSCs. Den övergripande systemplattformen för att stimulera HiPSC-inducerade neuroner och registrera motsvarande elektriska svar för analys beskrivs i figur 1. Denna studie fokuserar på FUS-stimulering av neuroner och registrering av de elektriska svaren i ett MEA-system, som visas i figur 2. De perifera komponenterna i FUS- och MEA-systemen och deras anslutningar illustreras i figur 3.
Karakteriseringen av fokalpunkten utförs före neuronalexperimenten för att säkerställa att brunnens botten är helt täckt av FUS-brännpunkten. Visualiseringen av brännpunkten på termokroma plattor, som visas i figur 4, bör utföras för att utvärdera FUS-systemet. Efter karakterisering av fokalpunkten bör efterbehandlingsstegen, inklusive filtrering, trösklar och beräkning av avfyrningshastigheten, utföras, och dessa sammanfattas i figur 5 och figur 6. Dessa steg är viktiga för att hämta användbara signaler genom att filtrera brus från omgivningen och därmed få insikt i de neuronala aktivitetsförändringar som orsakas av FUS. Rasterdiagrammen i figur 6A-B visar de upptäckta spikarna i varje kanal. Eftersom hela brunnens botten ligger inom FUS-givarens brännpunkt, förväntas det att FUS ska ändra avfyrningshastigheten över alla elektroder. Denna förändring i avfyrningshastighet visualiseras i avfyrningshastighetsdiagrammet som visas i figur 6C, som visar att de valda stimuleringsparametrarna resulterade i en ökning av den neuronala avfyrningshastigheten. Närmare bestämt var avfyrningshastigheten före FUS (dvs. baslinjen) 140 Hz ± 116,7 Hz, medan avfyrningshastigheten efter FUS var 786 Hz ± 419,4 Hz med kontinuerlig våg FUS. Dessutom visar figur 6C hur ändring av FUS-parametrarna (t.ex. användning av pulsad våg FUS istället för kontinuerlig våg) kan ändra storleken på förändringen i avfyrningshastigheten, samt ändra hur lång tid det tar innan neuronerna återgår till sitt baslinjetillstånd. Lågintensivt fokuserat ultraljud (LIFU) orsakar inte signifikant uppvärmning av kulturer, särskilt jämfört med högintensivt fokuserat ultraljud, som syftar till att uppnå termisk skada. Avsaknaden av kliniskt påverkande temperaturförändringar stöds av teoretiska beräkningar och simuleringar (kompletterande figur 2). Även i extrema fall av de experimentella FUS-parametrar som anges i tabell 1 kunde endast en minimal temperaturökning observeras på cirka 0,04 °C.
Användningen av ett diagram över avfyrningshastighet gör det möjligt att kvantifiera de neuromodulerande effekterna av FUS och kan användas för att skilja mellan excitatoriska och hämmande svar. En betydande fördel med MEA-plattan med flera brunnar är att den kan återanvändas flera gånger för att studera olika neuronala tillstånd och stimuleringsparametrar på ett sätt med hög genomströmning.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65115/65115fig01.jpg"> Figur 1: Översikt över in vitro-plattformen för fokuserad ultraljudsneuromodulering (FUS) av neuroner i en brunn och mätning av deras neuronala aktivitet med hjälp av en mikroelektrodmatris. Varje elektrod (röda, gröna och blå linjer) registrerar från en population av neuroner i en enda brunn. En bearbetningspipeline implementeras för att omvandla de råa neuronala elektriska inspelningarna till detektion av neuronala avfyrningsmönster. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65115/65115fig01large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65115/65115fig02.jpg"> Figur 2: FUS-neuromodulering med en mikroelektrodmatris med flera brunnar (MEA). (A) Schematisk inställning för FUS-neuromodulering med en MEA med flera brunnar. De akustiska vågorna som genereras av FUS-givaren fortplantar sig genom en FUS-kon fylld med avgasat vatten och kopplas ihop med hjälp av ultraljudsgel. Parafilmen fästs i brunnen med hjälp av ett gummiband för att förhindra kontaminering. MEA-plattan skickar elektriska inspelningar från neuronerna till MEA-systemet. (B) Ett fotografi av FUS-givaren på flerbrunnsplattan som ingår i MEA-systemet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65115/65115fig02large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65115/65115fig03.jpg"> Figur 3: In vitro-plattformens uppbyggnad. (A) Framsidan av in vitro-plattformens uppställning. Givarens uteffekt (TPO; vänster) används för att programmera FUS-parametrarna. MEA-systemet (till höger) registrerar elektrisk aktivitet från neuronerna i brunnsplattan, som neuromoduleras av FUS-givaren. (B) Baksidan av in vitro-plattformen med anslutningar från det matchande nätverket (1) till TPO och (2) till givaren. (3) Anslutningen från MEA-systemet till TPO synkroniserar datainsamlingen. (4) Anslutning från MEA-systemet till datorn för dataöverföring. (5) Strömanslutningen till MEA-systemet. (6) Strömanslutningen till FUS-systemet. (7) Knappen för ultraljudsbehandling. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65115/65115fig03large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65115/65115fig04v2.jpg"> Figur 4: Karakterisering av FUS-givaren. A) En tryckkarta över brännpunkten med hjälp av de FUS-parametrar som anges i tabell 1 och som uppmätts med AMPLITUDE-systemet15. (B) Pre- och post-ultraljudsbehandling av ett termokromt ark placerat på botten av en brunn med hjälp av den experimentella uppställningen som visas i figur 3. Det termokroma arket ändrar färg som svar på temperaturförändringar, vilket ger en visuell validering av framgångsrik stimulering på neuronernas plats. Den maximala rumsliga topppulsmedelintensiteten (ISPPA) på 30 W/cm2 och kontinuerlig ultraljudsbehandling på 3 min justerades för att ändra den lokala temperaturen drastiskt för bättre visualisering av en sådan brännpunkt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65115/65115fig04largev2.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65115/65115fig05.jpg"> Bild 5: Bearbetningspipeline. steg 1: Råa elektriska inspelningar fångas från N = 16 kanaler. De framtida stegen visar processen med kanal 16 (markerad i rött). Steg 2: För varje kanal appliceras ett Butterworth-bandpassfilter (5 Hz till 3 kHz bandpass), följt av ett Gaussiskt filter (σ = 3). En tröskel är inställd som fem gånger standardavvikelsen för signalen inom ett 2 s fönster centrerat i början av ultraljudsbehandlingen. Steg 3: Signaler över eller under tröskeln karakteriseras som spikar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65115/65115fig05large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65115/65115fig06.jpg"> Figur 6: Raster- och avfyrningshastighetsdiagram. (A) Rasterdiagram över de detekterade spikarna vid varje kanal som en funktion av ultraljudsbehandlingstiden. Tiden för FUS-stimulering kommenteras med en röd linje. (B) Rasterdiagram över neuroner under olika FUS-inställningar med kontinuerlig FUS för jämförelse. (C) Eldhastigheten beräknades med hjälp av ett glidfönster på 50 ms. Den genomsnittliga avfyrningshastigheten före och efter FUS neuromodulationer var 140 Hz respektive 786 Hz. Med pulsad FUS var de genomsnittliga avfyrningshastigheterna 230 Hz och 540 Hz. En kortare aktivering och mindre hastighetsförändring observerades induceras av denna uppsättning av varierande FUS-stimulering. Processen för att beräkna eldhastigheten beskrivs i kompletterande figur 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65115/65115fig06large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Parameter</td>
			<td>Värde</td>
		</tr><tr><td>Max effekt/ch.</td>
			<td>1.200 W</td>
		</tr><tr><td>P faktiska</td>
			<td>0,749 W/kanal.</td>
		</tr><tr><td>JagSPPA</td>
			<td>10.79 W/cm2</td>
		</tr><tr><td>ISPTA</td>
			<td>0,05 W/cm2</td>
		</tr><tr><td>Burst-längd</td>
			<td>0,100 ms</td>
		</tr><tr><td>Frekvens</td>
			<td>250,00 kHz</td>
		</tr><tr><td>Fokus</td>
			<td>39.800 mm</td>
		</tr><tr><td>Period</td>
			<td>20.000 ms</td>
		</tr><tr><td>Timer</td>
			<td>60.000 s</td>
		</tr></tbody></table>Tabell 1: Parametrar för fokuserat ultraljud (FUS) som ställts in på TPO för studien som presenteras i figur 4.
Kompletterande figur 1: Bearbetning från rasterdiagrammet till eldhastigheten. Steg 1: Räkna topparna bland alla kanaler för att få räkningsnumret inom ett givet skjutfönster. Notera: Här valdes ett större skjutfönster (inställt på 0,1 s) för bättre illustration. Steg 2: Konvertera topparna per fönsterlängd till toppar per sekund (t.ex. multiplicera här antalet med 10 för att konvertera till hertz [Hz] och dividera sedan med 1 000 för att få värdet i kilohertz [kHz]). Steg 3: Eldhastighetskurvan som förvärvas som ett resultat. En verktygslåda med öppen källkod, tillsammans med exempeldata, finns på GitHub (https://github.com/Rxliang/FUSNeuromod). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65115/SupFig1.pdf" target="_blank">Klicka här för att ladda ner den här filen.</a>
Kompletterande figur 2: K-vågssimuleringsresultat temperaturprofil för LIFU16. Baserat på den akustiska intensitetskartan som visas i figur 4 tyder K-vågssimuleringsresultatet på en maximal temperaturökning på 0,04 °C inom fokalzonens mittområde (radie: 2 mm) med hjälp av extremfallet för de experimentella FUS-parametrarna som anges i tabell 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65115/SupFig2.pdf" target="_blank">Klicka här för att ladda ner den här filen.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Focused Ultrasound Neuromodulation of Human In Vitro Neural Cultures in Multi-Well Microelectrode Arrays at JoVE.com

Focused Ultrasound Neuromodulation of Human In Vitro Neural Cultures in Multi-Well Microelectrode Arrays

Här presenterar vi ett protokoll för att använda ett system med hög genomströmning som möjliggör övervakning och kvantifiering av de neuromodulerande effekterna av fokuserat ultraljud på humant inducerade pluripotenta stamcellsneuroner (HiPSC).

Fokuserad ultraljudsneuromodulering av humana in vitro neurala kulturer i mikroelektrodmatriser med flera brunnar

The neuromodulatory effects of focused ultrasound (FUS) have been demonstrated in animal models, and FUS has been used successfully to treat movement and ...

Fokuserad ultraljudsneuromodulering. Detta spännande område är ett ämne för pågående studier Inom området fokuserat ultraljud är de optimala stimuleringsparametrarna för en viss applikation ofta okända. Denna studie syftar till en systematisk bestämning av dessa parametrar genom empirisk in vitro-testning på nervceller.Denna metod kan utforska den neuronala mekanismen som ligger till grund för fokus på resound neuromodulering genom att göra det möjligt för forskare att analysera responsen hos genetiskt och farmaceutiskt modifierade neuroner. Till att börja med aspirerar odlingsmediet för att fylla en enda brunn i en 24-brunns neuronodlingsplatta, med inbäddade mikroelektrodmatriser eller MEA. Efter att ha berett 300 ml avgasat och avjoniserat vatten, fyll det försiktigt i den fokuserade ultraljuds- eller FUS-givarkonen.Använd en anpassad gängstång och fäst den 3D-utskrivna hållaren på en ram. Placera ramen så att huvudet på FUS-givaren är över brunnen som kommer att stimuleras. Använd ett gummiband för att fästa paraformen över brunnen på 24-håls MEA-plattan som innehåller mediet och de humaninducerade pluripotenta stamcellerna eller HIPSC.Ställ in FUS-parametrarna på givarens uteffekt eller TPO-kontrollpanelen. Värdena för de olika parametrarna nämns på skärmen. Applicera sedan kopplingsgel ovanpå paraformen över brunnen och sänk ner FUS-givaren i kopplingsgelen och se till att den kommer i kontakt med gelen med minimala luftbubblor.Starta FUS ultraljudsbehandling genom att trycka på den nedre högra knappen på TPO och vänta minst fem minuter mellan varje omgång av ultraljudsbehandling så att neuronerna kan återgå till ett baslinjetillstånd. Om anslutningen är lämplig kommer triggerpulsen som genereras av FUS-systemet automatiskt att anpassa FUS-stimuleringssekvensen till MEA-registreringen. Analysera signalen genom att läsa FUS ultraljudsbehandling tid med överföringsdata baserat på förändringen i avfyrningshastigheten i samband med FUS.FUS brännpunkt karakteriserades både genom att visualisera den på termokromatiska ark och genom vattenhydrofonskanning. Efterbehandlingssteg, inklusive filtrering, trösklar och beräkning av avfyrningshastigheten, filtrerade bruset från omgivningen för att avslöja de neuronala aktivitetsförändringar som orsakas av FUS. Rasterdiagrammen visade de upptäckta topparna i varje kanal.Eldhastighetsdiagrammet visade att de valda stimuleringsparametrarna ökade den neuronala avfyrningshastigheten. Eldhastigheten före FUS var 140 hertz, medan avfyrningshastigheten efter FUS var 786 hertz med kontinuerlig våg FUS. Att ändra FUS ultraljudsbehandling läge också förändrats hur lång tid det tar innan nervcellerna återgår till sitt baslinjetillstånd.Det är viktigt att noggrant minimera bubbelbildning när givaren placeras på paraformgränssnittet. En annan faktor är den elektriska kraften som levereras till givaren. Effekten måste vara tillräckligt hög för att inducera en effekt, men måste vara tillräckligt låg för att inte inducera givar- eller cellskada.Denna teknik kan identifiera den optimala stimuleringsparametern för att behandla Parkinsons sjukdom och andra neurologiska störningar, vilket eliminerar risker i samband med den invasiva operationen, inklusive irreversibel skada, lång återhämtning och rehabiliteringstid. Ytterligare ansträngningar för att avslöja dess mekanism och kontrollera preklinisk optimering är nödvändiga för att säkerställa säkerheten i framtida studier, inklusive kliniska prövningar.

Without Section

Research

Focused Ultrasound Neuromodulation of Human In Vitro Neural Cultures in Multi-Well Microelectrode Arrays

JoVE Journal

Neuroscience

Dissection and Culture of Commissural Neurons from Embryonic Spinal Cord

Dissektion och kultur commissural neuroner från embryonala ryggmärg

Commissural neurons have been widely used to investigate the mechanisms underlying axon guidance during embryonic spinal cord development. The cell bodies ...

Combining Behavioral Endocrinology and Experimental Economics: Testosterone and Social Decision Making

Kombinera Behavioral Endokrinologi och experimentell ekonomi: Testosteron och sociala beslutsfattande

Behavioral endocrinological research in humans as well as in animals suggests that testosterone plays a key role in social interactions. Studies in ...

Time-lapse Live Imaging of Clonally Related Neural Progenitor Cells in the Developing Zebrafish Forebrain

Time-lapse Live avbildning av kloner som är närbesläktade neurala stamceller i utvecklingsländerna Zebrafish framhjärnan

Precise patterns of division, migration and differentiation of neural progenitor cells are crucial for proper brain development and function1,2. To ...

Neural Explant Cultures from Xenopus laevis

Neural Explant Cultures from Xenopus laevis

Neurala Explantation kulturer från<em&gt; Xenopus laevis</em

The complex process of axon guidance is largely driven by the growth cone, which is the dynamic motile structure at the tip of the growing axon. During ...

Multi-unit Recording Methods to Characterize Neural Activity in the Locust (Schistocerca Americana) Olfactory Circuits

Multi-unit Recording Methods to Characterize Neural Activity in the Locust Schistocerca Americana Olfactory Circuits

Multi-enhet inspelning Metoder för att karaktärisera neural aktivitet i Locust (<em&gt; Schistocerca Americana</em&gt;) Olfactory kretsar

Detection and interpretation of olfactory cues are critical for the survival  of many organisms. Remarkably, species across phyla have strikingly similar ...

Interfacing 3D Engineered Neuronal Cultures to Micro-Electrode Arrays: An Innovative In Vitro Experimental Model

Interfacing 3D Engineered Neuronal Cultures to Micro-Electrode Arrays: An Innovative In Vitro Experimental Model

Gränssnitt 3D Engineered neuronala kulturer Micro-Elektrod arrayer: Ett innovativt<em&gt; In Vitro</em&gt; Experimentellt

Currently, large-scale networks derived from dissociated neurons growing and developing in vitro on extracellular micro-transducer devices are the ...

Investigating Functional Regeneration in Organotypic Spinal Cord Co-cultures Grown on Multi-electrode Arrays

Undersöka Funktionell Regeneration i Organotypiska Spinal Cord Samkulturer Grown på Multi-elektrod Arrays

Adult higher vertebrates have a limited potential to recover from spinal cord injury. Recently, evidence emerged that propriospinal connections are a ...

Time-dependent Increase in the Network Response to the Stimulation of Neuronal Cell Cultures on Micro-electrode Arrays

Tidsberoende ökning av nätverkssvaret till stimulering av neuronala cellkulturer på mikroelektroder

Micro-electrode arrays (MEAs) can be used to investigate drug toxicity, design paradigms for next-generation personalized medicine, and study network ...

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

Inspelning och modulering av Epileptiform aktivitet i gnagare hjärnan skivor kopplat till mikroelektrod matriser

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