Name: 使用互补金属氧化物半导体高密度微电极阵列系统从急性脑切片中获得高质量的癫痫样活性 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-09-27T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 28 s
Description: 了解使用互补金属氧化物半导体高密度微电极阵列系统从急性脑切片中记录癫痫样活性的方法。该技术可高分辨率捕获局部场电位，帮助研究人员深入分析癫痫发作的时空动态特征。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

作者感谢Parrish实验室已离任和现任成员对本文稿的修改建议。我们还要感谢3Brain公司的Alessandro Maccione对本研究提出的反馈意见。本研究由AES/EF青年研究者奖以及杨百翰大学生命科学学院、物理与数学科学学院共同资助。

Consistent Induction and Recording of Seizure-Like Activity Using CMOS-HD-MEAs

作者声明本研究不存在任何利益冲突。

本方案包含针对急性脑片管理的具体指南，旨在解决CMOS-HD-MEA使用者常遇到的两个问题：脑片下方产生噪声，以及维持脑片的健康环境。当脑片未能充分贴附于电极阵列时，会在其下方形成气泡，从而导致噪声的产生；这种噪声将导致无法获取有效数据。为缓解这些问题，本方案强调两个关键步骤：第一，在放置脑片时确保弓形丝装置方向正确，以避免灌流液流入时扰动脑片（步骤4.1.4）；第二，使用防静电擦拭布清除电极周围多余的aCSF，以促进脑片有效贴附（步骤4.1.5–4.1.7）。方案中另一个重点问题是芯片表面的疏水性，这可能导致气泡形成并在记录过程中引入噪声。推荐通过乙醇处理后用去离子水冲洗的方法来缓解该问题（步骤3.1.2、3.1.3和3.1.6）。然而，若问题仍然存在，还可采取额外措施：用140-proof乙醇充满芯片孔，再用画笔轻轻刷洗电极阵列30至60秒，随后吸除乙醇，并用去离子水冲洗芯片孔三次。之后，向孔中加入aCSF，并从步骤4继续执行后续操作。
维持脑片的健康环境至关重要，需通过合理放置进液和出液针头以及调节灌流系统的流速来实现（步骤 4.2.1）。必须对脑片进行充分的氧合，并找到最有效的灌流速率23,51。由于上述问题，界面式记录舱（interface chambers）常被用于急性脑片记录，可提供更稳定的氧合条件。然而，已有研究报道，使用界面式记录舱会导致神经元间细胞外间隙受压，从而随时间推移改变脑片的生理状态24,52,53。这种生理状态的改变会引起表面张力动力学变化，导致神经元的基础电敏感性升高54。这种额外的兴奋性会增加类癫痫事件及其他感兴趣的局部场电位（LFP）出现的可能性。相比之下，大多数CMOS-HD-MEA平台采用的浸没式记录舱能够更高效地向脑片输送药物和葡萄糖23,51。为了在使用CMOS-HD-MEA平台进行持续超过2小时的记录过程中维持脑片的健康状态，建议预先准备另一种促癫痫溶液（步骤 4.2.1.9），以确保脑片拥有足够的葡萄糖来持续产生电活动。
空间分辨率的缺乏可能是电生理学中的主要局限性23,55。例如，膜片钳是一种常用于电生理学的技术，能够详细揭示单个细胞在网络活动中的行为；然而，膜片钳的一个局限性在于，记录仅来自单个细胞，默认情况下也仅来自单一位置。尽管膜片钳可用于研究网络活动，但它对网络活动的空间描绘仍较为有限41,56。某些成像技术确实能够提供神经元活动的广泛空间细节，例如基因编码的荧光生物传感器；但其代价是时间分辨率的降低57,58,59。多模态方法，如单通道或多通道电极记录，可与钙成像结合使用，以实现更高的时空分辨率；然而，电生理记录的空间分辨率仍然局限于少数几个位置60,61。当正确使用时，CMOS-HD-MEA 技术可通过高空间密度（电极间距通常为 20–200 µm）同时记录多个脑区的活动，从而帮助用户克服上述局限性（图4）。CMOS-HD-MEA 数据可使研究人员比使用大多数其他记录技术更详细地区分和表征脑切片中传播的活动模式10,62,63。尽管 CMOS-HD-MEA 技术在具备高时间分辨率的同时表现出优异的空间映射能力64，但仍存在一些局限性，例如由于使用非穿透性二维阵列，难以在皮层切片上稳定记录单个细胞的活动，以及无法用于in vivo 实验。CMOS-HD-MEA 系统通常仅记录皮层切片的局部场电位；然而，在切片制备质量较高的情况下，某些通道可能捕捉到细胞外动作电位，尽管该能力可能不稳定。可通过使用高通滤波器（约 50 Hz 高通）结合峰电位分类软件，在 CMOS-HD-MEA 系统记录的通道上分析单细胞单位活动65,66,67。值得指出的是，有可能将微电极记录与 CMOS-HD-MEA 系统结合，从而在少数位置获取单细胞信息，并与丰富的 CMOS-HD-MEA 数据进行整合5。当前基于非穿透性二维芯片的方法受限于检测皮层脑区高频活动（150–500 Hz）的困难。这可能是由于产生活动的神经元与记录电极之间的距离所致（图6B）。这一挑战可通过使用新型穿透性 3D-CMOS-HD-MEA 芯片来克服，此类芯片可从脑切片内部而非仅在其表面进行记录68。
通过上述方案，我们获得了示例数据，以展示使用这些仪器可实现的高质量局部场电位（LFP）信号，这些信号表现为类似癫痫发作的活动（图4 和 图5）。我们证明了尽管不同记录范式之间存在特异性差异，但在CMOS-HD-MEA系统中仍可观察到类似癫痫发作的活动（特别是使用4-AP和无镁离子（0 Mg2+）条件下的记录范式）。
综上所述，本研究中采用CMOS-HD-MEA所展示的实验方案及示例数据为高保真度的空间和时间分辨局部场电位（LFP）数据的采集提供了可行路径。该技术的未来应用包括将本方案拓展至其他可诱导癫痫样活动的实验范式，并将CMOS-HD-MEA与成像等互补技术相结合。这些研究无疑将借助简单的脑片模型，增进我们对人类癫痫类疾病的理解69。例如，通过改进本方案，可实现对多种癫痫动物模型中电生理行为与临床相关基因突变位点的遗传图谱进行深入的交叉分析70。尽管本文聚焦于癫痫样活动，但其他重要的神经网络活动（如长时程增强效应）亦可利用CMOS-HD-MEA系统以前所未有的空间分辨率进行研究。我们希望本实验方案及相关技术能够被广泛应用，帮助领域内研究者克服数据采集中的挑战，发展更为精确的研究方法，以深入理解包括癫痫在内的多种神经系统疾病。

市售高密度微电极阵列（HD-MEA）系统，包含具有数千个记录位点的MEA芯片1,2 以及用于放大和数字化数据的MEA平台，是电生理学研究中一种新兴工具。这些高密度MEA（HD-MEA）系统采用互补金属氧化物半导体（CMOS）技术，可从细胞培养物中高灵敏度地记录电生理数据 离体 脑片制备。这些MEA系统凭借高密度电极和优质的信噪比，为神经生理学研究提供了前所未有的空间和时间分辨率3该技术主要用于研究细胞外动作电位，但也可从多种神经元脑片制备样本中采集高质量的局部场电位（LFPs）4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15由于上述CMOS-HD-MEA系统具备高分辨率记录能力，用户能够以极高的空间精度追踪电生理活动16,17,18这一能力对于追踪网络局部场电位（LFPs）的传播模式尤为重要5,12,15,19,20,21因此，CMOS-HD-MEA 系统能够以前所未有的方式揭示来自多种细胞培养和脑片制备中生理及病理活动的传播模式。尤其值得注意的是，CMOS-HD-MEA 系统的这些能力使研究人员能够同时对比不同脑区的癫痫发作模式，并检测各种抗癫痫化合物对这些模式的影响。通过这种方式，该系统为研究癫痫发作的产生机制（ictogenesis）和发作期传播（ictal propagation），以及理解药理学如何干扰病理性的神经网络活动，提供了一种创新的方法。7,10,14因此，CMOS-HD-MEA 系统这些新功能可显著推动神经系统疾病的研究，并有助于药物发现研究5,7,11,22我们旨在提供使用CMOS-HD-MEA系统研究类癫痫样活动的详细方法。
在使用CMOS-HD-MEA系统研究局部场电位（LFP）时，例如在急性脑片中研究癫痫样活动，研究人员可能面临诸多挑战，包括严重的电噪声干扰、实验过程中维持脑片的健康状态，以及从仅记录脑片表面信号的二维（2D）CMOS-MEA芯片中检测到高质量信号。本方案描述了正确接地MEA平台及实验中所用其他设备的基本步骤，这是至关重要的一环，且可能需要根据每个实验室的具体配置进行个性化调整。此外，我们还讨论了在CMOS-HD-MEA系统所用浸没式记录舱中进行长时间记录时，维持脑片健康状态的相关操作步骤23,24,25。另外，与更常见的电生理记录方法（可记录脑片深层信号）不同，大多数CMOS-HD-MEA系统采用不穿透脑片的二维芯片。因此，这些系统依赖健康的神经元外层来产生大部分记录到的LFP信号。其他挑战还包括如何可视化由数千个电极产生的海量数据。为克服这些困难，我们推荐一种简单而有效的方案，以提高获得高质量、可在脑片中传播的网络性癫痫样活动的可能性。我们还简要介绍了一个公开可用的图形用户界面（GUI）以及相关资源，以辅助数据可视化10。
既往发表的文献已提供了MEA记录系统的相关实验方案26,27,28,29。然而，本研究旨在为使用CMOS-HD-MEA系统搭配二维芯片的研究人员提供支持，特别是针对希望从脑片中研究高质量癫痫样活动的研究者。此外，我们比较了两种最常用的诱发癫痫样活动的溶液干预方法，即无镁离子（0 Mg2+）和4-氨基吡啶（4-AP）模型，以帮助用户确定最适合其特定研究需求的致痫培养基。尽管本实验方案主要聚焦于癫痫样活动的诱导，但也可经适当修改后用于探索脑片中的其他电生理现象。

<table><tbody><tr><td>2D 工作台</td><td>Cloudray</td><td>LM04CLLD26B</td><td></td></tr><tr><td>4-氨基吡啶</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>275875</td><td></td></tr><tr><td>Accura 芯片</td><td>3Brain</td><td>Accura HD-MEA</td><td>CMOS-HD-MEA 芯片</td></tr><tr><td>琼脂糖</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>BP160-100</td><td></td></tr><tr><td>隔振台</td><td>Kinetic Systems</td><td>91010124</td><td></td></tr><tr><td>切片孵育室用烧杯，270 mL</td><td>VWR</td><td>10754-772</td><td></td></tr><tr><td>BioCam</td><td>3Brain</td><td>BioCAM DupleX</td><td>CMOS-HD-MEA 平台</td></tr><tr><td>Brainwave 软件</td><td>3Brain</td><td>Version 4</td><td>CMOS-HD-MEA 软件</td></tr><tr><td>氯化钙</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>BP510-500</td><td></td></tr><tr><td>碳酰气</td><td>Airgas</td><td>X02OX95C2003102</td><td></td></tr><tr><td>碳酰气</td><td>Airgas</td><td>12005</td><td></td></tr><tr><td>碳酰气石</td><td>Supelco</td><td>59277</td><td></td></tr><tr><td>切片机（Compresstome）</td><td>Precissionary</td><td>VF-300-0Z</td><td></td></tr><tr><td>计算机</td><td>Dell</td><td>Precission3650</td><td></td></tr><tr><td>鳄鱼夹接地线缆</td><td>JWQIDI</td><td>B06WGZG17W</td><td></td></tr><tr><td>清洗剂</td><td>Metrex</td><td>10-4100-0000</td><td></td></tr><tr><td>D-葡萄糖</td><td>Macron Fine Chemicals</td><td>4912-12</td><td></td></tr><tr><td>磷酸二氢钠</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>BP329-500</td><td></td></tr><tr><td>DinoCam</td><td>Dino-Lite</td><td>AM73915MZTL</td><td></td></tr><tr><td>乙醇</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>A407P-4</td><td></td></tr><tr><td>镊子</td><td>Fine Science Tools</td><td>11980-13</td><td></td></tr><tr><td>加热板</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>SP88857200</td><td></td></tr><tr><td>制冰机</td><td>Hoshizaki</td><td>F801MWH</td><td></td></tr><tr><td>灌流进出液针头</td><td>Jensen Global</td><td>JG 18-3.0X</td><td></td></tr><tr><td>在线溶液加热器</td><td>Warner Instruments</td><td>SH-27B</td><td></td></tr><tr><td>异氟烷</td><td>Dechra</td><td>08PB-STE22002-0122</td><td></td></tr><tr><td>Kim Wipes 擦拭纸</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>06-666</td><td></td></tr><tr><td>氯化镁</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>FLM33500</td><td></td></tr><tr><td>微量移液器</td><td>Gilson</td><td>F144069</td><td></td></tr><tr><td>Mili-Q 水过滤系统</td><td>Mili-Q</td><td>ZR0Q008WW</td><td></td></tr><tr><td>画笔</td><td>Daler Rowney</td><td>AF85 Round: 0</td><td></td></tr><tr><td>滤纸</td><td>Whatman</td><td>EW-06648-24</td><td></td></tr><tr><td>Parafilm 封口膜</td><td>American National Can</td><td>PM996</td><td></td></tr><tr><td>灌流系统</td><td>Multi Channel System</td><td>PPS2</td><td></td></tr><tr><td>移液器</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>FB14955202</td><td></td></tr><tr><td>铂金压片</td><td>3Brain</td><td>3Brain</td><td></td></tr><tr><td>氯化钾</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>P330-3</td><td></td></tr><tr><td>刀片</td><td>Personna</td><td>BP9020</td><td></td></tr><tr><td>天平</td><td>Metter Toledo</td><td>AB204</td><td></td></tr><tr><td>剪刀</td><td>Solingen</td><td>92008</td><td></td></tr><tr><td>切片孵育室</td><td>定制</td><td>定制</td><td>定制 3D 打印设计，可根据要求提供</td></tr><tr><td>碳酸氢钠</td><td>Macron Fine Chemicals</td><td>7412-06</td><td></td></tr><tr><td>氯化钠</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>S271-3</td><td></td></tr><tr><td>温度控制箱</td><td>Warner Instruments</td><td>TC344B</td><td></td></tr><tr><td>移液管</td><td>Genesee Scientific</td><td>30-200</td><td></td></tr><tr><td>管路</td><td>Tygon</td><td>B-44-3 TPE</td><td></td></tr><tr><td>振动切片机 VZ-300</td><td>Precissionary</td><td>VF-00-VM-NC</td><td></td></tr><tr><td>称量舟</td><td>Electron Microscopy Sciences</td><td>70040</td><td></td></tr></tbody></table>

使用互补金属氧化物半导体高密度微电极阵列系统从急性脑片中获取高质量的类癫痫样活动

High-Quality Seizure-Like Activity from Acute Brain Slices Using a Complementary Metal-Oxide-Semiconductor High-Density Microelectrode Array System

互补金属氧化物半导体高密度微电极阵列（CMOS-HD-MEA）系统可用于记录细胞培养物的神经生理活动 离体 以CMOS-HD-MEA系统对脑切片进行前所未有的高精度电生理记录。CMOS-HD-MEA最初被优化用于记录细胞培养物中的高质量神经元单位活动，但也已证明可从急性视网膜和小脑切片中获得优质数据。近期研究人员已利用CMOS-HD-MEA从急性啮齿类动物皮层脑切片中记录局部场电位（LFPs）。其中一种受关注的LFP为类癫痫样活动。尽管许多使用者已通过CMOS-HD-MEA记录到短暂的自发性癫痫样放电，但极少有人能稳定地诱导出高质量的类癫痫样活动。造成这一困难的因素可能包括电噪声、使用浸没式记录室时类癫痫样活动产生过程的不稳定性，以及二维CMOS-MEA芯片仅能记录脑切片表面信号的局限性。本方案详述的技术应可帮助使用者借助CMOS-HD-MEA系统在急性脑切片上稳定诱导并记录高质量的类癫痫样活动。此外，本方案还介绍了CMOS-HD-MEA芯片的正确处理方法、实验过程中溶液与脑切片的管理，以及设备的维护措施。

在对来自多个通道的活动进行可视化时，通常的做法是1,4,5,10，我们发现首先生成使用CMOS-HD-MEA系统所获取数据的点阵图是有益的（图4A、C、E）。该图通过在y轴上显示每个通道、在x轴上显示时间，可提供每片脑切片中所有记录通道活动的鸟瞰视图。在此点阵图中，每个信号点代表一个超过设定的LFP电压阈值的通道（见步骤5.2.6及先前发表的研究10）。此类点阵图可指示电生理活动在时空上的发生位置与时间（图4A、C、E）。以这种方式可视化数据，可使用户充分利CMOS-HD-MEA系统的空间与时间分辨率能力。来自对应于点阵图通道的新皮层和海马区代表性轨迹展示了各通道特定LFP数据的可视化方式（图4B、D、F）。不同脑区和实验范式下的癫痫样放电事件的放大图显示于图5，而0 Mg2+范式与4-AP范式下观察到的相对频段功率的比较总结于图6。在所有显示的频段（1–150 Hz）中，两种范式下海马区和新皮层区的类发作活动均显著高于基线水平，该结果已通过数字陷波滤波器去除60 Hz电噪声（北美交流电频率）。
使用0 Mg时2+ 对于4-AP模型，新皮层区域经常观察到强烈的脑电图样癫痫样活动。海马区域在不同脑片之间表现出更大的变异性，部分脑片显示癫痫样活动，而其他脑片则呈现较短（约1秒）的短暂放电。图4 和 图5）。每次记录的功率均归一化至10秒 &#34;安静&#34; 每次记录开始时的基线段，期间未观察到放电现象。所有进一步的讨论均基于 &#34;功率&#34; 表示与样本内对照基线相比的频谱功率。在0 Mg条件下，新皮层活动在多个频段表现出更强的功率。2+ 与4-AP范式相比，该范式在 delta（1-4 Hz）、theta（4-8 Hz）、低 gamma（30-60 Hz）和高 gamma（60-150 Hz）频段均表现出差异。图6）。此外，0 Mg条件下海马的活动性2+ 与0 Mg条件下新皮层相比，该范式在高频γ频段（60-150 Hz）显示出更高的功率2+ 范式中，以及与4-AP范式中检测的两个脑区相比时图6）。尽管在我们的研究中，与0 Mg相比，4-AP范式在大多数频段表现出的功率较低2+ 在所述条件下，海马区4-AP样本倾向于表现出更多的总体癫痫样放电（图4D）。在分析高频活动时，我们未观察到不同脑区或范式之间存在任何差异。图6B）。这很可能是因为记录是在二维非穿透式记录芯片上进行的，意味着由于产生活动的神经元与电极记录位点之间存在距离，高频活动可能未被有效捕捉。综上所述，本文结果表明，在使用CMOS-HD-MEA系统配合二维CMOS-MEA芯片时，采用0 Mg条件通常可在癫痫样放电期间获得更高的总体信号功率2+ 范式，可记录高质量数据至高伽马频段（1至150 Hz）。此外，本文所呈现的数据表明，若希望利用该方案研究伽马频段的信息，则4-AP模型可能并非此系统的理想选择。然而，该模型在较低功率频段可提供丰富的数据，同时表现出大量癫痫样放电。重要的是，采用上述方案时，两种模型均能表现出高质量的类癫痫发作活动。
不同癫痫发作模型之间的差异可能导致基于这些范式细胞机制以及脑区微观解剖结构的特征性独特癫痫样活动模式41。例如，4-AP 可阻断特定类型的电压门控 K+ 通道（主要是 Kv3 家族），延长神经元兴奋性的持续时间，从而在数分钟内诱导海马区出现癫痫样活动42,43,44,45,46。然而，当暴露于 4-AP 时，新皮层通常比海马区出现癫痫样活动的潜伏期要长得多41。另一方面，0 Mg2+ 模型主要通过洗脱谷氨酸能神经元中 NMDA 受体的 Mg2+ 阻断作用，从而诱导早期的新皮层癫痫样活动47,48,49,50。尽管在许多突出的组别中，不同脑区与范式之间存在显著差异，但这些范式与脑区之间也保留了一些关键的相似性。在所有脑区和范式中，alpha 和 beta 频段的功率均具有可比性；在海马区域内，不同范式在 delta 频段的表现也相似（图6）。此外，正如预期，在癫痫样活动期间，所有频率（1–150 Hz）的总体功率均较基线水平升高（图5 和 图6）。最后，在暴露于 4-AP 期间对新皮层区域的一个值得注意的观察结果是：在频谱图中呈现出条纹状模式，表现为发作起始时较高频率的活动增强，随后随着活动进展频率逐渐降低（图5C），这可能提示发作起始阶段存在较高的神经元间同步性。

本文概述了一种使用互补金属氧化物半导体高密度微电极阵列系统（CMOS-HD-MEAs）的实验方案&#160;记录类似癫痫发作的活动 离体 脑切片

互补金属氧化物半导体高密度微电极阵列（CMOS-HD-MEA）系统可从细胞培养物中记录神经生理活动……

在Parrish实验室，我们致力于研究癫痫发作的起始、传播和终止机制。我们尤其关注探索治疗癫痫持续状态的新疗法，这是一种危及生命的状况，其特征是癫痫发作无法自行终止。在研究中，我们使用CMA公司的高密度微电极阵列系统。这些先进技术使我们能够从脑切片中记录高分辨率的电生理数据，捕捉详细的局部场电位。这有助于我们以高度的空间和时间精度理解复杂的脑部活动，例如癫痫发作模式。未来，我们计划研究癫痫持续状态的空间和时间传播模式，这是一种长时间的癫痫发作状态，通常会对抗癫痫药物产生耐药性。我们计划利用这些研究中的信息，寻找治疗癫痫持续状态更有效的疗法。在开始制备芯片前，为移液管指定不同的用途。向微电极阵列（Micro Electrode Array，MEA）芯片的孔中加入95%乙醇，使芯片孔底部完全被覆盖。让乙醇静置30至60秒，然后用移液管吸除。用ACSF填充MEA芯片的孔，再用移液管吸除，以冲洗芯片孔中残留的乙醇。随后加入ACSF，并静置至少30秒。在将MEA芯片与防静电擦拭布（含190 proof乙醇）接触前，先用该擦拭布清洁芯片的引脚，然后轻轻将MEA芯片滑入MEA平台，并启动对接机制以固定芯片。检查记录电极和参考电极是否存在气泡。若发现气泡，取一支洁净的画笔，轻轻扫过电极表面以去除气泡。使用CMOS的HDMEA软件检查芯片的噪声，并通过目视观察伪彩色图来检测气泡、非生物性振荡或由电干扰引起的尖峰。适当接地MEA系统以消除遇到的任何噪声。开始时，将铂金网格置于MEA平台附近的称量皿中。然后用约三毫升的ACSF覆盖脑片，以减少其疏水倾向。使用剪刀剪去移液管窄端约1.5英寸的尖端部分。接着，用改造后的移液管从切片保存室中吸取脑片。轻柔地将脑片及移液管中的溶液 dispense 至芯片孔中。为正确放置脑片，可使用柔软的画笔在溶液中制造液流，推动脑片贴附至记录电极上。用镊子轻轻将网格（harp）覆盖在脑片上，确保网格丝朝下，以将脑片压紧在记录电极上。将琴状支架（harp）调整至无框架的一侧朝向灌流针头，确保琴状支架的框架不接触任何记录电极。然后使用一支废弃用移液枪，吸除多余的ACSF。接着取一块防静电擦拭巾，将其一角拧成尖端状，用以吸去记录电极周围残留的ACSF，注意避免触碰记录电极、脑片或琴状支架。使用指定的ACSF移液管，迅速加入约两毫升的碳合ACSF，以覆盖脑片。向槽内加入约三毫升碳合ACSF，使其大约达到四分之三满。然后使用显微镜或相机对MEA芯片上的脑片拍摄高分辨率图像。将进液管和出液管放入盛有ACSF的烧杯中。将进液针置于芯片孔底部附近，紧靠记录电极外侧。然后将出液针置于芯片孔顶部边缘附近，使液体上升至接近芯片孔边缘，体积约为四毫升。现在将灌注流入速度设为5毫升每分钟，灌注流出速度设为7毫升每分钟。打开流入和流出通道。将流入针头从芯片孔中取出，直至其开始流出溶液而非空气。随后，将针头重新放回芯片孔内。然后使用溶液加热器将溶液温度维持在接近生理温度的范围，即 34 至 37 摄氏度。让人工脑脊液（ACSF）持续灌流脑片约 10 分钟。10 分钟后，将流出管移至废液烧杯中，然后将流入管移至盛有致惊厥溶液的烧杯中。让非惊厥性人工脑脊液在灌流系统中继续灌流，并流入废液烧杯，持续冲洗 10 分钟。最后，将流出管转移至含有致惊厥溶液的烧杯中，并使其循环直至实验结束。在无镁和4-氨基嘌呤两种实验条件下，新皮层区域经常观察到强烈的类似癫痫发作的电生理活动。海马区域在不同脑片之间表现出更大的变异性，部分脑片显示类似癫痫的活动，而其他脑片则呈现短暂的放电现象。在无镁模型下，新皮层活动在多个频段的功率均高于4-氨基嘌呤模型。在无镁模型中，海马活动在高伽马频段的功率高于4-氨基嘌呤模型中两个脑区的新皮层活动。

high-quality-seizure-like-activity-from-acute-brain-slices-using

Research

科研

JoVE Journal

Neuroscience

神经科学

使用互补金属氧化物半导体高密度微电极阵列系统从急性脑切片中获得高质量的癫痫样活性

本方案涉及使用微电极阵列（MEA）记录暴露于致痫药物的脑片中的电活动。该操作包括将脑片置于MEA记录室中，施加电刺激以诱导人工癫痫发作，并分析所产生的信号。...

利用微电极阵列监测脑片中癫痫发作诱导的神经电活动

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。...

使用多电极阵列监测致痫剂作用下的大脑皮层活动

本文详细介绍了如何对人类癫痫皮层组织进行多电极阵列记录。具体演示了癫痫组织切除、脑片制备以及间歇期和发作期事件的多电极阵列记录过程。...

人脑癫痫术后皮层组织的多电极阵列记录

研究表明，阴极经颅直流电刺激可对耐药性癫痫发作产生抑制作用。本研究设计了一种体外实验装置，用于评估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，并对直流电刺激参数进行了评价。...

直流电刺激与多电极阵列记录小鼠脑片中类癫痫样活动

我们展示了如何利用微电极阵列在啮齿类动物脑片上记录并进行电调控由4-氨基吡啶诱导的癫痫样活动。定制的记录室可在长时间的实验过程中维持组织的活性。通过定制的图形用户界面实现电极的实时映射以及刺激电对的选择。...

使用微电极阵列记录和调控啮齿类动物脑片中的癫痫样活动

本文将综述可用于评估小鼠昼夜节律功能及光反应性的方法。...

利用转轮跑动活动测量小鼠的昼夜节律和急性光反应

本文介绍了在小鼠颅骨上植入超薄聚酰亚胺基微电极阵列（PBM-array）以获取小鼠模型高密度脑电图（EEG）的手术步骤及操作要点。...

基于聚酰亚胺的微电极对自由活动小鼠进行高密度脑电图记录

利用网络摄像头以及免费或低成本的软件组合，可以分析黑腹果蝇（Drosophila...

一种低成本分析类癫痫活动及运动行为的方法 黑腹果蝇

本视频文章介绍了利用啮齿类动物急性海马脑片研究CA1锥体神经元中长期可塑性及其相关联的突触标记、捕获和交叉标记等过程的实验方法。...

利用啮齿类动物急性海马脑片研究突触标记/捕获及交叉捕获

本方案演示了一种优化方法的实施...

使用优化方法制备急性脑切片 N甲基-D-葡糖胺保护回收法

了解使用互补金属氧化物半导体高密度微电极阵列系统从急性脑切片中记录癫痫样活性的方法。该技术可高分辨率捕获局部场电位，帮助研究人员深入分析癫痫发作的时空动态特征。

使用互补金属氧化物半导体高密度微电极阵列系统从急性脑片中获取高质量的类癫痫样活动

探索更多视频