使用多电极阵列分析小鼠原代螺旋神经节神经元的神经活动

摘要

来源：Hahnewald, S.，等。螺旋神经节神经元外植体培养及其在多电极阵列上的电生理记录。J. Vis. Exp. (2016)。

本视频展示了从小鼠原代螺旋神经节神经元（SGN）培养物中，在多电极阵列（MEA）上记录自发性和刺激依赖性神经元活动的方法。该过程包括MEA的清洗与准备、记录自发性神经元活动，以及施加可控的电刺激以识别刺激依赖性神经元活动。

方案

所有涉及动物样本的实验程序均已经过适当的动物伦理审查委员会审核并批准。

1. 电生理记录以研究自发活动及电极刺激依赖性活动

1. 在室温下用细胞外溶液清洗多电极阵列（MEA）培养物。
2. 用纸巾擦干电极接触点，并将MEA安装到MEA记录系统上。
   注意：为在安装过程中保持培养物湿润，可在培养物上添加一滴细胞外溶液。
3. 加入300 µl细胞外溶液，静置10分钟以使系统稳定，然后开始记录。
4. 按下软件中的记录/采集按钮，从所有电极记录2分钟的自发性电活动，并识别出有效记录电极。
5. MEA电极刺激：在相应软件中设置刺激的幅度、持续时间和波形，依次对多个电极施加刺激。应选择在步骤1.4中显示自发性活动的电极进行刺激，并从其余所有电极记录响应信号。
6. 为排除刺激伪迹，对同一电极重复刺激10次。若培养物在10次刺激中至少有8次产生响应，则可认定为电极刺激诱导的阳性响应。
7. 为识别背景噪声，向培养物中加入1 µM河豚毒素（Tetrodotoxin, TTX）以阻断电压门控钠通道，记录2分钟。利用此条件进行动作电位检测（步骤2.1和2.2）。

2. 数据分析

1. 使用适当的软件，基于标准差检测器及后续的判别器，检测每个电极的自发性活动。活动表现为快速的电压瞬变（<5 毫秒）。
2. 选择一个阈值，使得在分析河豚毒素（TTX）处理的样品时无活动信号。针对每个实验调整阈值，以区分假阳性与假阴性检测结果。
3. 使用适当的软件，按照标准流程将每个电极检测到的神经元活动以点阵图形式显示（参见图1A-C）。
4. 通过在10毫秒的滑动窗口内（以1毫秒为步长移动）累加所有检测到的事件，确定并显示整个网络的总活动。
5. 通过使用适当的分析软件显示原始数据，检测刺激诱导的活动。离线手动识别单个峰电位。单个峰电位表现为在刺激伪迹之后出现的快速电压瞬变（图1E中的箭头所示）。图1E展示了示例。
6. 根据实验需求，分析有反应的电极数量、引发反应所需的阈值、每个电极的动作电位数量以及其他感兴趣的参数。

结果

图1. 在MEA上的数据记录。 (A) 63个电极中6个电极原始记录的自发活动痕迹。B六个电极的点阵图 图1A 尖峰检测后。每个条形代表一个动作电位。 (C) 包含所有电极的栅格图（如 A 和 B从63个电极（通道编号0-63）记录活动持续2分钟。D采用总持续时间为80 µ...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
细胞外溶液（pH 7.4）
NaCl			145 mM
KCl			4 mM
MgCl2			1 mM
CaCl2			2 mM
HEPES			5 mM
Na-丙酮酸盐			2 mM
葡萄糖			5 mM
材料
MEA 电极	Qwane Biosciences		(Lausanne, Switzerland)
软件
Labview	National Instruments		Switzerland
IgorPro	WaveMetrics		Lake Oswega, USA