خلايا الخلايا العصبية الماوس مثقف على صفائف متعدد القطب عرض زيادة في الاستجابة التالية التحفيز الكهربائي. يوضح هذا البروتوكول كيفية زراعة الخلايا العصبية، وكيفية تسجيل النشاط، وكيفية إنشاء بروتوكول لتدريب الشبكات للرد على أنماط التحفيز.
مقالة منهجية
خلايا الخلايا العصبية الماوس مثقف على صفائف متعدد القطب عرض زيادة في الاستجابة التالية التحفيز الكهربائي. يوضح هذا البروتوكول كيفية زراعة الخلايا العصبية، وكيفية تسجيل النشاط، وكيفية إنشاء بروتوكول لتدريب الشبكات للرد على أنماط التحفيز.
ويمكن استخدام صفائف الإلكترودات الدقيقة (مياس) للتحقيق في سمية الدواء، ونماذج تصميم الجيل التالي من الطب الشخصي، ودراسة ديناميات الشبكة في الثقافات العصبية. وعلى النقيض من الأساليب التقليدية الأخرى، مثل التصحيح اللقطي، الذي لا يسجل سوى نشاط خلية واحدة، يمكن للاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف أن تسجل في وقت واحد من مواقع متعددة في الشبكة، دون الحاجة إلى المهمة الشاقة المتمثلة في وضع كل قطب على حدة. وعلاوة على ذلك، يمكن تطبيق العديد من تكوينات التحكم والتحفيز بسهولة في نفس الإعداد التجريبي، مما يسمح لمجموعة واسعة من الديناميات التي سيتم استكشافها. واحدة من الديناميات الرئيسية للاهتمام في هذه الدراسات في المختبر هو مدى عرض الشبكات المستزرعة خصائص تدل على التعلم. خلايا الخلايا العصبية الماوس المستزرعة على الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف تظهر زيادة في الاستجابة بعد التدريب الناجم عن التحفيز الكهربائي. يوضح هذا البروتوكول كيفية زراعة الخلايا العصبية على الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف. بنجاحالحبل من أكثر من 95٪ من الأطباق مطلي. ووضع بروتوكول لتدريب الشبكات على الاستجابة لأنماط التحفيز؛ والفرز، والمؤامرة، وتفسير النتائج من هذه التجارب. ويتجلى استخدام نظام الملكية لتحفيز وتسجيل الثقافات العصبية. وتستخدم حزم البرمجيات أيضا لفرز وحدات الخلايا العصبية. يتم استخدام واجهة المستخدم الرسومية المصممة خصيصا لتصور الرسوم البيانية وقت ما بعد التحفيز، فترات بين انفجر، ومدة انفجار، وكذلك لمقارنة الاستجابة الخلوية للتحفيز قبل وبعد بروتوكول التدريب. وأخيرا، نوقشت النتائج التمثيلية والتوجهات المستقبلية لهذا الجهد البحثي.
الصفائف الدقيقة القطب (مياس) يمكن استخدامها للتحقيق في سمية المخدرات، وتصميم نماذج للجيل القادم من الطب شخصية، ودراسة ديناميات الشبكة في الثقافات العصبية 1 . على النقيض من الأساليب التقليدية أكثر مثل التصحيح لقط، والتي يمكن أن تسجل فقط النشاط من خلية واحدة، أو تسجيل الحقل مع ماصة الزجاج، والتي يمكن أن تسجل ردود خارج الخلية من الخلايا العصبية المحيطة القطب في موقع واحد يمكن لل مياس في وقت واحد سجل من مواقع متعددة في ثقافة الخلية دون الحاجة إلى مهمة شاقة وضع كل قطب على حدة. وهذا يسمح لدراسة التفاعلات الديناميكية بين مجموعات من الخلايا التي تشكل شبكة داخل تلك الثقافة. وعلاوة على ذلك، فإن آثار التحفيز الكهربائي على أنماط اطلاق الشبكة 2 ، 3 ، 4 ، 5 ومراقبة الشبكة 6 </ سوب> في الثقافات العصبية تم توثيقها بشكل جيد، والعديد من تكوينات التحفيز الكهربائي والضوابط يمكن تطبيقها بسهولة في نفس الإعداد التجريبي، مما يسمح لمجموعة واسعة من الديناميات المكانية والزمانية إلى استكشافها.
واحدة من الديناميات الرئيسية للاهتمام في هذه الدراسات في المختبر وقد تم عرض مدى الشبكات المستزرعة عرض خصائص تدل على التعلم 7 ، 8 ، 9 ، 10 ، 11 ، 12 ، 13 . فحص بيكسوتو مختبر سابقا آثار إشارات التدريب عالية التردد، كما هو موضح في رورو وآخرون. 14 ، على شبكات من الخلايا العصبية الماوس مطلي على صفائف ميكرولكترود 15 . في هذه التجارب، أظهرت الشبكات زيادة في استجابة المتابعةز التدريب الناجم عن التحفيز الكهربائي. واعتبرت زيادة الاستجابة شكلا من أشكال التعلم عن طريق الاعتراف التحفيز، حيث استجابت الشبكات بطريقة متسقة لتغيير في التحفيز بعد تطبيق بروتوكول التحفيز ( أي التدريب) محددة.
يوضح هذا البروتوكول كيفية زراعة الخلايا العصبية على الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف، وسجل بنجاح من أكثر من 95٪ من الأطباق مطلي، وإنشاء بروتوكول لتدريب الشبكات للرد على أنماط التحفيز، نوع النشاط وحدة واحدة، رسم بياني مؤامرة، وتفسير النتائج من مثل هذه التجارب. ويظهر استخدام نظام الملكية (انظر جدول المواد ) لتحفيز وتسجيل الثقافات العصبية، فضلا عن تطبيق حزم البرمجيات (انظر جدول المواد ) لفرز وحدات الخلايا العصبية. يتم استخدام واجهة مستخدم رسومية مصممة خصيصا (انظر جدول المواد ) لتصور ما بعد الصورةالوقت الرسم البياني الوقت، فترات بين انفجر، ومدة انفجار، وكذلك لمقارنة الاستجابة الخلوية للتحفيز قبل وبعد بروتوكول التدريب.
تتبع جميع الإجراءات الحيوانية المبادئ التوجيهية المعاهد الوطنية للصحة و / أو سياسة الخدمات الصحية العامة المتعلقة بالرعاية الإنسانية واستخدام الحيوانات المختبرية وهي تخضع لبروتوكول رعاية الحيوان واستخدامه (إاكوك) المعتمد من المؤسسات في جامعة جورج ماسون.
1. إعداد المواد
2. صفيف / إعداد طبق
ملاحظة: الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف المستخدمة في الإجراء هي صفائف 60 قناة سرغنيزد في 8 × 8 مربع. مسافة إنتيرلكترود هو 200 ميكرون، وكل القطب هو 10 ميكرون في القطر. المواد التي يتم إجراءها للمسارات هي التيتانيوم، والأقطاب نفسها مصنوعة من تين. الحلقة الزجاجية حول الأقطاب هي 6 مم عالية، مع القطر الخارجي 24 ملم. ويستخدم غطاء مصنوع من بوليوكسي ميثيلين (بوم) لتغطية منطقة الشرق الأوسط وأفريقيا، ويتم استخدام فيلم إيثيلين بروبيلين (فيب) من مادة نفاذية / سائل غير منفذة للغاز لمنع التلوث أثناء جلسات التسجيل والتحفيز.
3. إزالة الجنين والدماغاستخلاص
4. الجبهي إزالة اللحاء
5. خلية التفكك
6. الطلاء الخلايا
7. الرئيسيةتاينينغ الثقافات
8. التفتيش البصرية والتسجيل
9. شبكات التدريب
ملاحظة: يوضح الشكل 6 لمحة عامة عن الخطوات 9.1-9.3، الموصوفة أدناه.
10. تحليل البيانات
ملاحظة: يتم حفظ ملفات البيانات وفرزها لاحقا إلى وحدات الخلايا العصبية باستخدام برنامج الفرز الملكية (انظر جدول المواد). وتستخدم واجهة مستخدم رسومية مخصصة (غوي) لتحميل الوحدات وتحليل أنماط النشاط في الثقافات، والفواصل بين انفجر، مدة الاندفاع، الرسم البياني الوقت ما بعد التحفيز (بسث) (انظر جدول المواد). و بسث هوالرسم البياني الأكثر أهمية التي سيتم تحليلها، لأنها تعرض نشاط الشبكة في أحجام بن (من طول متغير)، وبالتالي توفير تمثيل مرئي لاستجابة الشبكة إلى التحفيز المقدمة.
باستخدام الإجراء المعروض هنا ( الشكل 11 ) ، تم تحضين مياس 60 قناة مطلي مع الخلايا العصبية الماوس E17 حتى تغطي الثقافات صفائف في سجادة صحية من الخلايا ( الشكل 12 والشكل 3A ) . بعد 3 أسابيع من الحضانة عند 10٪ كو 2 و 37 درجة مئوية، تم فحص الثقافات للنشاط العفوي باستخدام نظام تسجيل تجاري (انظر جدول المواد ). تم الحفاظ على درجة الحرارة عند 37 درجة مئوية خلال إجراء التسجيل باستخدام جهاز تحكم في درجة الحرارة، لأن درجة الحرارة يؤثر على نشاط الخلايا العصبية ومعدلات اطلاق النار.
اختبار النشاط
وعادة ما تظهر الشبكات النشطة عفويا أنماط إشارة متفاوتة. يمكن للثقافة النشطة المتوسطة تسجيل النشاط فيما يقرب من 40٪ من الأقطاب الكهربائية. من هذه المواقع القطب نشطة، ما يقرب من نصف تسجيل إشارات عفوية، مع معدلات اطلاق النار تتراوح بين 5-10 هرتز. ويرد مخطط النقطية ممثل النشاط العفوي في الشكل 4A . وتشير علامات القراد إلى الطوابع الزمنية لإمكانيات العمل المسجلة من 9 أقطاب نشطة خلال فترة 20 ثانية بمعدل اكتساب قدره خز 25 ومدى مرشاح ممر عريض بين 300 هرتز و 3 خز. ويبين الشكل 4B الضوضاء الأساسية والإشارة خارج الخلية الخام التي تمت تصفيتها خلال 8 رشقات من النشاط قبل إجراء الفرز. لفصل إمكانيات العمل من الضوضاء، يتم تعيين عتبات لكل قناة إلى 5 أضعاف الانحراف المعياري للضوضاء الأساسية ويتم حسابها عبر نافذة مس 500 15 .
قبل التحليل، تم فرز المسامير المسجلة لكل القطب حاليا للتمييز بين الفيزياءالنشاط المنطقي والتحف التحف باستخدام خوارزمية k- يعني والتحليل عنصر المبدأ. تم تجميع الإشارات التي تم تحديدها على أنها ردود فعل فسيولوجية معا لخلق استجابة للسكان في كل قطب كهربائي ( الشكل 13 والشكل 9 ) 15 .
تدريب الشبكات العصبية مع التحفيز الكهربائي
تم تدريب الشبكات باستخدام التحفيز الكهربائي المطبق على الثقافة مباشرة من خلال أقطاب ميي باستخدام مولد التحفيز (انظر جدول المواد). في هذه المجموعة من النتائج التمثيلية، تم استخدام تكوين "L" على شكل يتكون من 13 أقطاب ( الشكل 8 )، على الرغم من أن العديد من التشكيلات الأخرى يمكن تطبيقها. واستند التحفيز والتدريب والتحقيق على المعلمات المحددة في رورو وآخرون. 14 .
تم تعيين خط الأساس في البداية عن طريق تسجيل 5 دقائق من النشاط العفوي قبل التحفيز. وبمجرد إنشاء خط الأساس، تم إعطاء 5 دقائق قبل التدريب التحفيز التحقيق تتألف من نبض ثنائي الطور هرتز 0.5 مع مدة النبضة 200 μs و نبض نبض 900 السعة ( الشكل 7A ) من خلال مواقع التحفيز مختارة ( أي "L" على شكل). وتم بعد ذلك تدبير بروتوكول تدريبي إلى الشبكات كل 2 ثانية باستخدام نفس مجموعة الأقطاب الكهربائية. وتألفت إشارة التدريب من 40 قطارا نبض، يحتوي كل منها على 100 نبضة ثنائية الطور، مع فترة نبضة بين 4 مس، ومدة نبضة قدرها 200 μs، وسعة نبضة 900 مف ( الشكل 7b والشكل 7c ). ثم أعقبت فترة التدريب هذه مرحلة بعد التدريب مدتها 5 دقائق، على غرار مرحلة التحفيز السابقة للتدريب. وكان البروتوكول ثماختتم مع تسجيل 5 دقائق من النشاط التحفيز بعد عفوية.
تم تطبيق نفس البروتوكول التجريبي لمجموعة السيطرة من الثقافات لحساب التقلبات الطبيعية في استجابة الشبكة. بيد أن الاختلاف الوحيد في بروتوكول التحكم هو تطبيق فترة تدريب على التصوير، لم يتم خلالها إعطاء أي إشارة تدريب فعلية.
وأجريت التحليلات الإحصائية لمجموعات البيانات ( أي التدريب مقابل السيطرة) باستخدام أنوفا أحادي الاتجاه، مع "التدريب" المتغير باعتباره عاملا بين الموضوع. واستخدم الكمون كعامل داخل الموضوع. إذا تم العثور على تفاعل كبير، تم إجراء توكي ما بعد مخصصة. وأظهرت النتائج استجابة ما قبل التدريب في غضون 20 مللي ثانية بعد التحفيز، على الرغم من أن مجموعة من النشاط غير متناسقة بعد الاستجابة الأولى. ومع ذلك، أظهر نشاط ما بعد التدريب ليس فقط أر إسبونس داخل أول 20 مللي ثانية بعد التحفيز، كما رأينا خلال مرحلة ما قبل التدريب، لكنه عرض أيضا نشاطا كبيرا 30-50 مللي ثانية بعد التحفيز ( الشكل 14 والشكل 15 ) 15 . كان هناك أيضا ارتباط ذو دلالة إحصائية بين "تردد السنبلة" مقابل "الوقت بعد التحفيز" و "الوثوقية العالية" مقابل "الوقت بعد التحفيز". ويمكن تعريف "الموثوقية سبايك" على أنها احتمال رؤية استجابة الشبكة إلى التحفيز، حيث يتم تعيين استجابة لكل حافز قيمة قصوى من 1. ويبين الشكل 16 ما يقرب من زيادة بنسبة 50٪ في تردد ارتفاع، فضلا عن 30 -50٪ زيادة في الموثوقية ارتفاع للشبكات المدربة مقابل السيطرة في نطاق 20-50 مللي ثانية بعد التحفيز. وتشير هذه النتائج إلى أن التدريب قد غير ديناميكية الشبكة بشكل أساسي.
1 "كلاس =" زفيجيمغ "سرك =" / فيليز / ftp_upload / 55726 / 55726fig1.jpg "/>
الشكل 1 : الأدوات والمواد المستخدمة لإزالة الجنين. ( A ) صينية مليئة بالثلج. ( B ) أطباق بتري مليئة الباردة L-15 "طين". ( C ) منشفة ورقية. ( D ) زجاجة رذاذ مع الايثانول 70٪. ( E ) ملقط غرامة (X2). ( F ) مقص جراحي صغير. ( ز ) ملقط الأنف بلانت الأنف. ( H ) مقص كبير. ( I ) حقيبة الجسم. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2 : الأدوات والمواد المستخدمة لاستخراج الدماغ. ( أ B ) طبق بتري تحتوي على رؤساء الجنين. ( C ) أنبوب الطرد المركزي مغطاة احباط مع وسط التخزين. ( D ) زجاج مقلوب طبق بتري. ( E ) تعقيمها ورقة الترشيح. ( F ) كوب مع الايثانول 70٪. ( g ) البلاستيك ماصة. ( H ) مقص ايريس. ( I ) ملقط غرامة. ( J ) رقيقة ملعقة مزدوجة العضوية. ( K ) منشفة ورقية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3 : المثلى مقابل الثقافات غير المثلى. ( A ) سجادة صحية من الخلايا التي تغطي المصفوفات، على النقيض من ( B )،التي يوجد فيها تكاثر الخلايا الفقراء. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4 : نتائج ممثل النشاط العفوي. ( A ) مؤامرة النقطية الممثل من النشاط العفوي. وتشير علامات القراد إلى إمكانيات العمل المسجلة من 9 أقطاب نشطة خلال فترة 20 ثانية بمعدل اكتساب قدره خز 25 ومرشاح نطاق الموجة العريضة بين خز 3 و 300 هز. ( ب ) ممثل تصفيتها عمل خارج الخلية المحتملة من موقع نشط. الشكل المعدل من المرجع 15 . الرجاء انقر هنا لعرض أكبر فيسيوn من هذا الرقم.

الشكل 5 : تسجيل الإعداد. ( A ) مولد التحفيز. ( b ) تحكم في درجة الحرارة. ( c ) امدادات الطاقة. ( D ) مكبر للصوت. ( e ) هادستاج / بريامبليفيه. ( F ) توجها الشرق الأوسط وأفريقيا. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 6 : التمثيل التخطيطي لبروتوكول التدريب الكهربائي. سجل خط الأساس الأولي لمدة 5 دقائق والتحفيز التحقيق لمدة 3 دقائق. تطبيق ستيمولاتي كزاز لمدة 90 ثانية، والتي لم يتم تسجيلها. تطبيق وتسجيل التحفيز التحقيق الثاني لمدة 3 دقائق وخط الأساس النهائي لمدة 5 دقائق. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشکل : 7 معلمات تحفیز التدریب والتدریب. ( A ) تحفيز التحفيز يتكون من ± 900 مف نبضات ثنائية الطور تدار على تردد 0.5 هرتز. ( B ) تتكون قطارات النبضات من نبضات ثنائية الطور ذات ± 002 ± مف على تردد 250 هرتز. ( C ) تتألف إشارة التدريب من 40 قطار نبضة تدار كل 2 ثانية. الشكل المعدل من المرجع 15 ."_blank"> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 8 : تمثيل تكوين "L" -shape. الساحات تمثل الأقطاب الفردية من ميي. المربعات الزرقاء تشير الأقطاب المستخدمة للتحفيز، في حين أن جميع الآخرين تستخدم للتسجيل. الشكل المعدل من المرجع 15 . الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 9 : وحدات التمييز من التحف الضجيج والتحفيز. العديد من الألواح العلوية ( A - D ) الموجة الصفراء هي الوحدة الوحيدة المكتشفة هنا. ( E ) الموجي الأخضر هو الوحدة الوحيدة. ( F ) مثال على قناة تم تسجيلها من القطب الذي كان يستخدم أيضا للتحفيز، حيث لا يمكن الكشف عن وحدات بشكل معقول بسبب تشبع مكبر للصوت. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 10 : الرسم البياني الزمني بعد التحفيز (بسث). واجهة المستخدم الرسومية (انظر جدول المواد ) قطع بسثس وفقا لإدخال المستخدم ( أي بسث السكان، بسث متوسط متحيز، أو فردقناة بسث)، مما يسمح لمحة عامة عن تجربة التحفيز والمقارنة الفورية بين ما بعد وما قبل التحفيز الملفات. كما أنه يرسم المؤش رات الأولية (بسثس) الأولية مقابل النهائية؛ وهذا يقارن استجابة الشبكة لأول 6 و 6 المحفزات الأخيرة. وتؤدي واجهة المستخدم الرسومية عدة وظائف أخرى، مثل معدل السنبلة، والفاصل بين الفاصل الزمني، والمسامير في الرشقة، والفاصل بين الفاصل الزمني، ومدة الرشقة، لكل من ملفات التحفيز والملفات ذات النشاط العفوي. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 11 : نظرة عامة على إعداد الخلايا والطلاء. ( A ) يتم الموت الرحيم الماوس E17 الحامل مع كو 2 . ( ب ) الماوس هو ديكابيتاتإد والرحم تتم إزالة. ( C ) يتم الافراج عن الأجنة وقطع رأسه. ( D ) يتم استخراج الدماغ من كل جنين ويتم إزالة الفص الجبهي. ( E ) يتم فصل الخلايا. ( F ) يتم فصل الخلايا فصل في المتوسطة. ( G ) يتم تعليق الخلايا المعلقة على صفائف متعددة القطب 60 قناة (مياس). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 12 : الثقافات العصبية مطلي على صفائف ميكرولكترود. يتم مطلي الخلايا العصبية الماوس الجنينية على الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف 60 قناة، والتي تسمح للتسجيل في وقت واحد من نشاط الخلايا العصبية عبر الشبكة من كل القطب. (الشكل المعدلمن المرجع 15 ). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 13 : برنامج الفرز المستخدم لترتيب أشكال الموجة من كل قناة. يقوم برنامج الفرز (انظر جدول المواد ) بتحميل ملف البيانات ويعرض جميع الوحدات التي تم الحصول عليها في البداية لكل قناة. ويتم اختيار إحدى الطرق العديدة لتخصيص إشارات لوحدات معينة. في هذا المثال، تم اختيار خوارزمية تجميع k-مين، وتم تحديد الوحدة الصفراء (المسمى "الوحدة أ" في النافذة السفلية). ثم يتم استخدام برنامج آخر (انظر جدول المواد ) لتصدير ملف .nex إلى ملف .mat، وهو ملف الإدخال لواجهة المستخدم الرسومية حسب الطلب (انظر أونغ> المواد الجدول والشكل 10 ). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 14 : تغيير نشاط الشبكة استجابة للتحفيز بعد فترة التدريب. ممثل النقطية مؤامرة النشاط من ثمانية أقطاب. يشير الخط الأحمر العمودي إلى وقت التحفيز، وتشير علامات القراد السوداء إلى إمكانات العمل. في مرحلة ما قبل التدريب ( A )، هناك استجابة فورية لنبض التحفيز عبر القنوات. في مرحلة ما بعد التدريب ( B )، تظهر الشبكة استجابة النشاط أكثر لفترات طويلة، فضلا عن الاستجابة الفورية للتحفيز 15 ..jove.com / فيليز / ftp_upload / 55726 / 55726fig14large.jpg "تارجيت =" _ بلانك "> الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 15 : الشبكات المدربة ذات ترددات كبيرة متغيرة. ويحسب تواتر الشبكة لشبكات التحكم عن طريق دمج عدد المسامير على مس 50 مباشرة بعد كل التحفيز وتقسيم تلك الفترة. ويظهر متوسط 12 شبكة مدربة و 10 شبكات تحكم (تشير أشرطة الخطأ إلى الخطأ المعياري للمتوسط). تشير العلامة النجمية (*) إلى وجود فرق إحصائي ( قيمة P <0.05) بين مجموعتي البيانات. الشكل المعدل من المرجع 15 . الرجاء انقر هنا لعرض لارنسخة جير من هذا الرقم.

الشكل 16 : الردود بوساطة متشابك تعدل بشكل ملحوظ في الشبكات المدربة. ( A ) موثوقية ارتفاع، يقاس في 10 مس صناديق وتطبيع إلى شبكات التحكم، لا يظهر أي تغيير للتفعيل المباشر من الخلايا العصبية بالقرب من الأقطاب الكهربائية (0-20 مس). وبالتالي لا يوجد فرق إحصائي بين الضوابط والشبكات المدربة لتلك الحزم. ومن ناحية أخرى، تكون الاستجابات الأطول زمنيا (30-50 مللي ثانية) متوازية بشكل متشابك، مما يشير إلى أن هذه الطريقة توفر تحقيقا أكثر تفصيلا للموثوقية مما هو عليه في الشكل 15 أعلاه. ( B ) يكرر تردد ارتفاع عدد السكان سلوك الموثوقية ويظهر أي تعديل للتفعيل المباشر (0-20 مس)، في حين أن قانوناتم العثور على فرق كبير إيكتيكالي للردود على المدى الطويل (30-50 مللي ثانية). ويتسق هذا السلوك مع النتائج المتوسطة في الشكل السابق 15 . أما أشرطة الخطأ فهي الخطأ المعياري للمتوسط، المحسوبة في 10 شبكات تحكم و 12 شبكة مدربة. (*) p- فالو <0.05؛ (**) p- فالو <0.001. الشكل المعدل من المرجع 15 . الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
| الكمية | بند |
| 1 | يعقم زجاج كاشف زجاجة (على الأقل 100 [مل] حجم) |
| 20 | 15 مل أنابيب الطرد المركزي العقيمة |
| 1 | 10 مل ماصة مصلية معقمة |
| 4 | 25 مل ستيريلe ماصة المصلية |
| 2 | 50 مل ماصة مصلية معقمة |
| 1 | الطرد المركزي أنبوب الرف |
| 150 مل | معقم دي المياه |
| 5 ملغ | قنينة بولي-D-ليسين |
الجدول 1: إعداد بدل - قائمة المواد والكواشف.
| الكمية | بند |
| 1 | 50 مل أنابيب الطرد المركزي معقمة |
| 10 | 15 مل أنابيب الطرد المركزي العقيمة |
| 2 | 1 مل ماصة مصلية معقمة |
| 2 | 50 مل ماصة مصلية معقمة |
| 1 | الطرد المركزي أنبوب الرف |
| 1 مل | فوسفات العازلة المالحة (بس) |
| 1 ملغ | Laminin |
الجدول 2: إعداد لامينين - قائمة المواد والكواشف.
| الكمية | بند |
| 1 | يعقم زجاج كاشف زجاجة (على الأقل 100 [مل] حجم) |
| 20 | 15 مل أنابيب الطرد المركزي العقيمة |
| 1 | 10 مل ماصة مصلية معقمة |
| 4 | 25 مل ماصة المصلية العقيمة |
| 2 | 50 مل ماصة مصلية معقمة |
| 1 | الطرد المركزي أنبوب الرف |
| 150 مل | معقم دي المياه |
| 5 ملغ | قنينة بولي-D-ليسين |
أس = "jove_content" فو: كيب-together.within-بادج = "1"> الجدول 3: إعداد وحدة التخزين - قائمة المواد والكواشف.
| الكمية | بند |
| 44 مل | دمم مع شكل ستابيلزد من L- الجلوتامين (انظر جدول المواد) |
| 1 مل | الملحق خالية من مصل للخلية الخلايا العصبية (انظر جدول المواد) |
| 2.5 مل | مصل الحصان |
| 100 ميكرولتر | حمض الاسكوربيك [4 مغ / مل] |
| 2.5 مل | مصل بقري جنيني (فبس) |
| 0.5 مل | القلم ستريب (اختياري) |
| 1 | 50 مل أنابيب الطرد المركزي معقمة |
| 2 | 25 مل ماصة المصلية العقيمة |
| 2 | 10 مل ماصة المصلية العقيمة |
| 2 | 1 مل ماصة مصلية معقمة |
| 1 | 250 مل مرشح |
الجدول 4: دمم 5/5 إعداد متوسط - قائمة المواد والكواشف.
| الكمية | بند |
| 49 مل | دمم مع شكل ستابيلزد من L- الجلوتامين (انظر جدول المواد) |
| 1 مل | الملحق خالية من مصل للخلية الخلايا العصبية (انظر جدول المواد) |
| 100 ميكرولتر | حمض الاسكوربيك [4 مغ / مل] |
| 0.5 مل | القلم ستريب (اختياري) |
| 1 | 50 مل أنابيب الطرد المركزي معقمة |
| 2 | 25 مل ماصة المصلية العقيمة |
| 2 | 1 مل ماصة مصلية معقمة |
| 1 | 250 مل مرشح |
الجدول 5: دمم + إعداد متوسط - قائمة المواد والكواشف.
| الكمية | بند |
| 1 | بابين 140 U / قارورة |
| 1 | الدناز 1،260 U / قارورة |
| 7 مل | دمم + (مبردة) |
| 5 مل | دمم 5/5 (تحسنت) |
| 10 ميكرولتر | تريبان الأزرق |
| 2 | شفرات مشرط |
| 1 | 35 ملم طبق بتري العقيمة |
| 4 | 15 مل أنابيب الطرد المركزي العقيمة |
| 2 | 5 مل أنابيب المبردة معقمة |
| 2 | 2 مل أنابيب المبردة معقمة |
| 1 | 50 مل أنابيب الطرد المركزي معقمة |
| 1 | أنبوب ميكروسنتريفوج |
| 2 | كبير ماصة نقل تتحمل |
| 3 | صغيرة تتحمل ماصة نقل |
| 5 | 2 مل ماصة مصلية معقمة |
| 5 | 1 مل ماصة مصلية معقمة |
| 2 | 10 ميكرولتر نصائح ميكروبيبيت العقيمة |
| 1 | 1000 ميكرولتر نصائح ميكروبيبيت العقيمة |
| 1 | هيموسيتوميتر رقاقة |
الجدول 6: تفكك الخلية - قائمة المواد والكواشف.
الخطوات المبينة في هذا البروتوكول توفر تفاصيل كافية للمبتدئين لوحة له / لها الثقافات الخلايا العصبية الخاصة على الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف وسجل نشاط الشبكة. وهذا البروتوكول يساعد على ضمان أن الثقافات تلتزم بشكل صحيح، وتشكيل طبقة السجاد من الخلايا على صفائف القطب، وتبقى صحية والملوثة خالية لعدة أشهر.
على الرغم من أنه من الأفضل أن تلتزم جميع أجزاء البروتوكول، وهناك خطوات في جميع مراحل العملية التي تعتبر حاسمة في النتيجة الناجحة. استخدام تقنية العقيم طوال العملية برمتها أمر حتمي لمنع الثقافات من أن تصبح ملوثة. يجب أن تكون الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف جديدة ماء، كما هو موضح في البروتوكول، وإلا سوء التصاق الخلية سيؤدي. تجنب بيبتينغ قاسية وتشكيل فقاعات الهواء خلال التفكك سوف يقلل من عدد الخلايا التالفة مطلي وسوف يؤدي إلى عائد أعلى وأكثر صحة. التبديل من دمم 5/5 إلى دمم + بعد أولالتغذية هي أيضا مهمة. دمم 5/5 يحتوي على مصل الحصان، الأمر الذي سيسبب الخلايا الدبقية للسيطرة على الثقافة إذا ما استخدمت بشكل مستمر، وسوف يؤدي إلى ضعف نشاط الخلايا العصبية، على الرغم من أن الثقافات سوف تظهر صحية 17 . تغذية الثقافات كما كان مقررا وحفظها في ظروف احتضان المناسبة أمر بالغ الأهمية أيضا.
طلاء الثقافات الخلية على الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف ينطوي على العديد من المتغيرات التي يمكن أن تؤدي إلى نتائج أقل من الأمثل. على الرغم من أن الهدف هو "السجاد" الكمال من الخلايا، والفشل في معالجة الخطوات الحاسمة المذكورة أعلاه يؤدي إلى ضعف نضج الخلايا أو في التلوث. ضعف التصاق الخلايا، والذي يختلف عن ضعف نضج الخلايا، هو أيضا مصدر قلق. يمكن أن يكون سبب ذلك عدة عوامل، بما في ذلك سوء إعداد ميي قبل الطلاء أو استخدام المتوسطة القديمة. إذا كان الوسيط القديم يحتوي على شكل مستقر من L- الجلوتامين والمكمل خالية من المصل لاستزراع الخلايا العصبية (انظر جدول المواد)، وتلتزم الخلايا في البداية ولكن ثم تطفو بعيدا بعد حوالي أسبوعين. إذا كان التلوث البكتيري هو مشكلة مستمرة، يمكن إضافة مضاد حيوي، مثل الأمبيسلين أو القلم، بكتيريا، إلى الوسط. وهناك أيضا مبيدات الفطريات المتاحة لعلاج التلوث الفطري. هذه هي بعض المتغيرات الأكثر شيوعا التي يمكن أن تؤثر على نتائج الثقافات. هناك العديد من الآخرين التي لن تواجه إلا بعد الوقت والخبرة.
بالمقارنة مع استخدام ميكرولترودس الزجاج، وهذه التقنية ممتازة لدراسة ديناميات الشبكة والاستجابات الدوائية. فإنه يتيح استخدام العديد من مختلف أنماط التحفيز المكاني والزماني ويسمح لتسجيل ردود الخلايا العصبية من مناطق متعددة في وقت واحد. وقد أظهرت المجموعات السابقة نتائج مثيرة للاهتمام باستخدام بروتوكولات مماثلة لتلك الموصوفة هنا 18 . منذ الثقافات تستمر لأسابيع أو أشهر، ويمكن إعادة استخدام نفس الثقافات، وهذه التقنية أيضا أيضاعف تجارب متعددة مع مرور الوقت على نفس الشبكة.
ومع ذلك، هناك قيود على هذه التقنية. الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف غير الغازية. لذلك، فإنها يمكن أن تسجل فقط النشاط خارج الخلية، بدلا من التصحيح لقط أو تسجيل داخل الخلايا مع ماصات. وعلاوة على ذلك، لأن كل قطب في صفيف يتم تغطيتها من قبل عدة خلايا، فإنه ليس من الممكن حل نشاط الخلايا العصبية واحدة. على العكس من ذلك، لأن هذه هي في المختبر الثقافات، فإنها لا يمكن أن تتكاثر تماما الخصائص الهيكلية للشبكات في الدماغ. أيضا، يمكن تسجيل النشاط فقط لمدة أقل من 30 دقيقة في وقت واحد دون بعض آلية توفير جو كو 2 للخلايا للحفاظ على توازن درجة الحموضة.
وبمجرد أن يتقن هذه التقنية، يمكن استكشاف التلاعب الدوائية مع أو بدون التحفيز الكهربائي. ويمكن أيضا تصميم بروتوكولات جديدة للتحقيق في التعلم وتكوين الذاكرة في الشبكات العصبية واختبارها، جنبا إلى جنب مع صروتوكولز لشبكات الحصين أو الحبل الشوكي. وقد تم نشر بروتوكولات لتحفيز وتدريب الشبكات سابقا، وبعضها تم تطويرها في بروتوكولات في الجسم الحي ، مثل "التكيف الانتقائي" التي اقترحها إيتان وآخرون. 19- تم اختبار العديد من البروتوكولات. ومع ذلك، فقط نتائج من تعديل لإجراء الكزاز التي اقترحها رورو في عام 2005 وترد هنا 14 ، 20 .
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
وقد تم تمويل هذا العمل من قبل مؤسسة العلوم الوطنية منحة كمي-1300007. نود أن نعترف أعضاء المختبر السابق، الذين ساعدوا في تصميم هذه البروتوكولات ومع الحفاظ على الثقافات لأكثر من خمس سنوات في جامعة جورج ميسون: الدكتور جوزيف J. بانكرازيو، الدكتور حامد شرخار، الدكتور غريتشن كناك ، والدكتور فرانز هاميلتون، ومايكل ماكيرا، وروبرت غراهام.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| حمض الأسكوربيك | سيجما ألدريتش | A4403 | اصنع 4 مجم / مل من المكملات |
| الغذائية B-27 | Invitrogen | 17504-044 | مكمل خال من المصل لزراعة الخلايا العصبية. اصنع 1 مل أكواب تجميد |
| - زجاج - 100 مل | VWR | 13912-160 | |
| أكواب - زجاج - 500 مل | VWR | 10754-956 | |
| ملقط الإبهام غير الحاد | World Precision Instruments | 500365-G | |
| قارورة مبردة - معقمة ، 2 مل | فيشر سيانتيفك | 10-500-26 | |
| قارورة مبردة - معقمة ، 5 مل | فيشر ساينتيفيك | 10-500-27 | |
| DMEM مع تقنية Glutamax | Gibco Life | Technology 10569-010 | وسائط زراعة الخلايا التي تحتوي على شكل مستقر من L-glutamine |
| DNase | Worthington Biochemical | LK003172 | |
| الإيثانول | فيشر العلمي | 04-355-451 | |
| مصل الأبقار الجنيني (FBS) | ATCC | 30-2030 | |
| ملقط | الإبهام ذو الرؤوس الدقيقةالأدوات الدقيقة العالمية | 501324-G | |
| زجاج ماصات | VWR | 14673-010 | |
| GlutaMAX - I (100X) | Gibco Life Technology | 35050-061 | شكل مستقر من L-glutamine يستخدم |
| كشريحة لمقياس الدم | Fisher Scientific | 22-600-101 | |
| Hibernate EB الكامل | BrainBits | D00118 | Ambient CO2< / sup> خلية تخزين وسائل الإعلام |
| حصان مصل | أتلانتا البيولوجية | S12195H | |
| Laminin | Sigma Aldrich | L2020-1MG | |
| MCS مرشح مكبر | للصوت نظام متعدد القنوات | FA60SBC | |
| MCS رئيس / مكبر للصوت | مسبقا نظام متعدد القنوات | MEA1060-INV | |
| MCS صفيف أقطاب كهربائية | دقيقة نظام متعدد القنوات | 60MEA200 / 10IR-ITO | |
| MCS امدادات الطاقة | نظام متعدد القنوات | PS20W | |
| MCS مقسم إشارة | نظام متعدد القنوات | SDMEA | |
| MCS | نظام متعدد القنوات | STG4002 جهاز | |
| تحكم في درجة الحرارة MCS | نظام متعدد القنوات | TC02 | |
| زجاجة تخزين الوسائط - زجاج 500 مل | VWR | 10754-818 | |
| أنابيب الطرد المركزي الدقيق للأوتوكلاف - 0.4 مل | للأوتوكلاف | Thermo Fisher | 3485 |
| - 2 مل | Thermo Fisher | 3434ECONO | للأوتوكلاف |
| - 10 & mu ؛ L | VWR | 37001-166 | |
| أطراف ماصة أوتوكلاف الدقيقة - 1,000 مو ؛ L | VWR | 13503-464 | |
| أطراف ماصة أوتوكلاف - 200 مو ؛ L | VWR | 37001-596 | الأوتوكلاف |
| Micropipetter - 10 & mu ؛ L | ثيرمو فيشر | 4641170N | |
| ماصة دقيقة - 1,000 مو ؛ L | ثيرمو فيشر | 4641210N | |
| ماصة دقيقة - 200 مو ؛ L | ثيرمو فيشر | 4641230N | |
| غراء - 0.22 | ورثينجتون الكيمياء الحيوية | LK003178 | |
| البنسلين - ستربتومايسين (Pen Strep) | Thermo Fisher | 15070063 | |
| Petri - 100 مم يمكن التخلص | أطباق فيشر Scientific | 08-757-100D | |
| - 100 مم زجاج | VWR | 10754-788 | |
| أطباق بتري -35 مم | فيشر ساينتفيك | 08-757-100A | |
| محلول ملحي للفوسفات (PBS) (1x) | Corning | 21-040-CV | |
| نظام تنظيف البلازما | Plasma Etch، Inc. | PE-50 | |
| بولي دي ليسين هيدروبروميد (PDL) | سيجما ألدريتش | P6407-5MG | |
| أنبوب بولي إيثيلين مخروطي الشكل (جهاز طرد مركزي) -15 مل | فيشر ساينتفيك | 05-527-90 | |
| أنبوب بولي بروبلين مخروطي الشكل (جهاز طرد مركزي) -50 مل | فالكون | 352070 | |
| أقنعة الإجراء Imco | 1530-imc | ||
| Pyruvate | Sigma Aldrich | P4562-5G | |
| شفرات مشرط | أدوات الدقة العالمية | 500237-G | |
| مقص - قزحية | العالم للأدوات | الدقيقة 14111-G | |
| مقص - كبير | العالم الدقة | 14214 | |
| مقص - أدوات الدقة العالمية الجراحية الصغيرة | 501733-G | ||
| ماصة مصلية - معقمة, 1 مل | VWR | 89130-892 | |
| ماصة مصلية - معقمة ، 2 مل & nbsp ؛ | VWR | 89130-894 | |
| ماصة مصلية - معقمة ، 25 مل & nbsp ؛ | VWR | 89130-900 | |
| ماصة مصلية - معقمة ، 50 مل & nbsp ؛ | برنامج VWR | 89130-902 | |
| : واجهة المستخدم الرسومية Matlab | Peixoto Lab | npeixoto@gmu.edu | تستخدم لتحليل ملفات .mat. متاح مجانا عند الطلب. اتصل npeixoto@gmu.edu لطلب نسخة. |
| البرنامج: MCS MC_Rack | نظام متعدد القنوات | غير متاح | يستخدم للحصول |
| البيانات البرمجيات: NeuroExplorer | Plexon & nbsp ؛ | http://www.plexon.com/products/neuroexplorer | يستخدم لتحويل ملفات .nex إلى برنامج . |
| mat: فارز غير متصل | بالإنترنت Plexon | http://www.plexon.com/products/offline-sorter | يستخدم لفرز المسامير العصبية وتحويل ملفات البيانات إلى .plx ثم إلى .nex |
| دليل البرمجيات: MCS MC_Rack | MultiChannel System | https://www.multichannelsystems.com/sites/multichannelsystems.com/files/documents/manuals/MC_Rack_Manual.pdf | |
| دليل البرنامج: NeuroExplorer | Plexon & nbsp ؛ | https://www.neuroexplorer.com/downloads/Nex3Manual.pdf | |
| دليل البرمجيات: فارز غير متصل | بالإنترنت Plexon | www.plexon.com/system/files/downloads/Offline%20Sorter%20v2.8%20Manual.pdf | |
| ملعقة - أدوات دقيقة عالمية صغيرة مزدوجة النهاية | 503440 | ||
| Stericup 0.22 & micro; مرشح المسام m - 250 مل | نقل SCGVU02RE | Millipore | |
| - تجويف كبير ؛ | نقل Thermo Fisher | 335-1S | |
| - تجويف صغير | ثيرمو فيشر | 242-1S | |
| تريبان الأزرق | سيجما ألدريتش | T8154-20ML | |
| ورق ترشيح واتمان | واتمان | 1442 150 | مقطعة إلى 8 أسافين فطيرة وأوتوكلاف في طبق بتري زجاجي |
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن