使用穿透式微电极阵列记录展开的海马组织中的神经活动

摘要

来源：Zhang, M.，等. 利用穿透性微电极阵列在展开的海马组织制备中研究神经活动传播. J. Vis. Exp. (2015)。

本视频演示了使用穿透性微电极阵列（PMEA）建立记录装置以采集展开状态下海马体神经信号的实验步骤。该方法使我们能够研究神经活动在展开海马体内的传播速度与方向 体外

方案

所有涉及动物样本的操作均已经过适当的动物伦理审查委员会审核并批准。

1. 手术与实验记录用溶液

1. 配制一种正常的模拟脑脊液（aCSF）缓冲液，其成分（单位：mM）如下：NaCl（氯化钠）124、KCl（氯化钾）3.75、KH₂PO₄（磷酸二氢钾）1.25、MgSO₄（硫酸镁）2、NaHCO₃（碳酸氢钠）26、葡萄糖 10 和 CaCl₂（氯化钙）2。该正常 aCSF 用于组织解剖后的恢复，以及实验开始前的灌流系统清洗。
2. 配制在海马体解剖过程中使用的蔗糖 aCSF，其成分（单位：mM）如下：蔗糖 220、KCl 2.95、NaH₂PO₄（磷酸二氢钠）1.3、MgSO₄ 2、NaHCO₃ 26、葡萄糖 10 和 CaCl₂ 2。为了在完整的海马组织制备物中诱导癫痫样活动，需将 4-氨基吡啶（4-AP）以 100 µM 的浓度加入正常 aCSF 中。

2. 将未展开的海马体放置于穿透式微电极阵列（PMEA）上以记录神经活动

1. 准备实验装置时，将一个瓶子装入正常 aCSF，另一个瓶子装入 4-AP aCSF。从每次实验开始时即对两个瓶子持续通入 95% O₂/ 5% CO₂ 混合气体。使用三通阀连接器控制实验过程中选择使用的溶液。在记录室出口连接一根真空管，将废液泵入废液容器中。在溶液进入记录室之前对其进行加热，并保持溶液温度恒定（35 °C）。
2. 当记录室的入口和出口关闭后，使用自制的玻璃移液滴管将展开的海马体转移并放置到记录室中。在显微镜下，当组织漂浮在溶液中时，使用普通的细毛笔小心调整其位置。将展开的海马体以alveus面朝下、CA3区朝远离研究者方向、CA1区朝向研究者的方向放置。
3. 使用真空移液器从记录室边缘小心吸除室内的溶液，降低液面直至记录室干燥，使组织自然沉降到电极阵列上。随后，小心地将一个自制的组织固定锚（图1）（特定材料与设备列表中的第7项）放置在组织上方，以固定展开的海马体。向记录室中滴加少量溶液以重新填充，然后逐渐打开入口和出口，调节流速至输液滴管中约每秒两滴。
4. 先用正常 aCSF 在记录室中孵育组织约 1 分钟，使其恢复，然后切换为含 4-AP 的 aCSF 溶液，并适当调节流速。在含 4-AP 的 aCSF 中继续孵育组织约 5 至 10 分钟，待出现自发性电活动后，研究人员即可启动软件开始记录信号。

结果

图1. 实验装置。(A) 在电路之上放置带有螺丝的塑料盖板，以防止可能的水损。记录室设有进液管和出液管，用于输送溶液。使用经尼龙纤维网胶合固定的定制组织锚定装置，在实验过程中固定组织。 (B) 从PMEA玻璃基底底部拍摄的照片，显示实验过程中组织锚定装置固定着样本切片。弯曲的细线为尼龙纤维网中压在组织上方的纤维。圆形点为微电极的基部。箭头所指为经过多次实验后已损坏的电极。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
小型画笔	Lowe's	tem #: 105657 Model #: 90219	普通画笔套装中尺寸最小的一种
火焰抛光玻璃辅助工具	N/A	N/A	该工具由常规的巴斯德玻璃移液管经火焰抛光制成。
定制玻璃针	N/A	N/A	该工具由常规的巴斯德玻璃移液管经火焰抛光制成。
带金属丝环的定制玻璃工具	N/A	N/A	该工具由常规的巴斯德玻璃移液管经火焰抛光制成，并配有重塑过的金属丝环。
定制玻璃滴液管	N/A	N/A	该工具由常规的巴斯德玻璃移液管制成，将其尖端剪断，并在剪断端连接橡胶头。
定制组织固定锚	N/A	N/A	将尼龙纤维网粘附在绝缘铜线环上。组织固定锚由显微操作器夹持。
定制微电极阵列	N/A	N/A	有关该阵列的更多细节，请参见 Kibler 等，2011 年。
为阵列定制的滤波和放大电路	N/A	N/A	有关该阵列的更多细节，请参见 Kibler 等，2011 年。
数据采集处理器 3400a	Microstar Laboratories	N/A	这是一个带有模数转换器的完整数据采集系统。