使用多电极阵列监测致痫剂作用下的大脑皮层活动

摘要

来源：Lu, H. C.，等。小鼠脑片制备中癫痫样活动的直流电刺激与多电极阵列记录。J. Vis. Exp. (2016)。

在本视频中，利用多电极阵列（MEA）记录电生理信号，研究经颅直流电刺激（tDCS）对包含前扣带皮层（ACC）和丘脑区域的脑片的影响。通过施加电脉冲并灌注致痫药物，探讨ACC在癫痫发作中的响应特性。

方案

所有涉及动物样本的操作均已被相应的动物伦理审查委员会审核并批准。

1. 准备用于多电极阵列（MEA）记录的实验溶液与设备

1. 制备人工脑脊液（aCSF；124 mM NaCl、4.4 mM KCl、1 mM NaH₂PO₃、2 mM MgSO₄、2 mM CaCl₂、25 mM NaHCO₃ 和 10 mM 葡萄糖，用 95% O₂ 和 5% CO₂ 混合气体饱和）。
2. 使用两种类型的多电极阵列（MEA）探针：6 × 10 平面 MEA 和 8 × 8 MEA。前一种探针覆盖包含皮层、纹状体和丘脑的区域，后一种探针仅覆盖皮层区域。
3. 使用具有 0.1 Hz 至 3 kHz 带通滤波器（放大倍数为 1,200 倍）的 60 通道放大器，以 10 kHz 的采样率采集数据。
4. 在 MEA 腔室内放置两根镀银氯化银导线，用于直流电刺激（DCS）。然后使用这些镀银氯化银导线，通过隔离刺激器产生电场。
5. 放置一根钨电极（直径 127 µm，长度 7.62 cm，8° 交流锥形尖端，阻抗 5 MΩ）用于丘脑刺激，并将参考电极置于 MEA 腔室内。通过由脉冲发生器控制的隔离刺激器向钨电极输送电流（图....

结果

图1：丘脑-扣带回切片制备及MEA记录系统设置。（A）丘脑-前扣带回（MT-ACC）脑片制备流程：（a）取出脑组织；（b）转移至冰冷的含氧人工脑脊液（aCSF）中；（c）从正中线开始进行两次旁矢状面切割；（d）脑组织块内侧部分的侧面视图；（e）对脑组织块进行两次倾斜的腹侧切割；（f）将脑组织块粘附于倾斜的塑料板上；（g）进行一次背侧切割并展开脑组织块；（h）将脑组织块固定于振动切片机上；（i）从脑组织块中收集脑切片。（B）MEA记录系统装置示意图。（C）MEA记录区域：（a）MEA探针；（b）MEA电路；（c）脑切片的前扣带回（ACC）区域位于电极探针上方。

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材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
异氟烷	Halocarbon Products Corporation	NDC 12164-002-25	4%
aCSF（总量：1 L）：
D-(+)-葡萄糖	MERCK	1.08337.1000	10 mM
碳酸氢钠	MERCK	1.06329.0500	25 mM
氯化钠	MERCK	1.06404.1000	124 mM
(+)-L-抗坏血酸钠，>=98%	SIGMA	A4034-100G	0.15 g/2 c.c
无水硫酸镁，ReagentPlus	SIGMA	M7506-500G	2 mM
二水氯化钙	MERCK	1.02382.1000	2 mM
一水磷酸二氢钠	MERCK	1.06346.1000	1 mM
氯化钾	May & Baker LTD Dagenham England	MS 7616	4.4 mM
(+)-荷包牡丹碱	TOCRIS	130	5 µM in aCSF
4-氨基吡啶	TOCRIS	940	250 µM in aCSF
振动切片机	Vibratome	Series 1000	将组织块切成 500 µm 厚的切片
多电极阵列（MEA）探针：6 × 10 平面 MEA	Multi Channel Systems	60MEA500/30iR-Ti-pr MEAS 6x10	电极直径 30 µm；电极间距 500 µm；阻抗 50 kΩ（200 Hz 时）
多电极阵列（MEA）探针：8 × 8 MEA	Ayanda Biosystems	60MEA200/10iR-Ti-pr MEAS 8x8	锥体形电极；直径 40 µm；尖端高度 50 µm；电极间距 200 µm；阻抗 1,000 kΩ（200 Hz 时）
使用 60 通道放大器，带通滤波器设置为 0.1 Hz 至 3 kHz，放大倍数为 1,200 倍	Multi-Channel Systems	MEA-1060-BC
MC Rack 软件，采样率为 10 kHz	Multi-Channel Systems		用于数据采集和记录的软件
脉冲发生器控制	Multi-Channel Systems	STG 1002
切片固定套件和压片装置	Warner Instruments	SHD-26H/10; WI64-0250
蠕动泵 - minipuls3	Gilsom	MINIPULS3	灌流速率：8 ml/min
隔离式刺激器	A-M Systems	Model 2100	刺激强度 ±350 μA，持续时间 200 μsec
钨电极	A-M Systems	575300	置于丘脑内