Neuromodulation induite par les ultrasons à l’aide d’un système de réseau de microélectrodes

Commencez avec un réseau de microélectrodes ou un système MEA contenant une plaque MEA multipuits recouverte de parafilm et un transducteur à ultrasons focalisé au-dessus.

L’un des puits MEA contient des milieux avec des neurones humains dérivés d’iPSC sur des microélectrodes intégrées, où les neurones communiquent entre eux via des signaux électriques.

Configurer le transducteur pour l’émission d’ondes ultrasonores.

Appliquez du gel de couplage dégazé sur le parafilm et abaissez le transducteur pour établir un contact avec le gel sans bulles d’air pour une transmission efficace des ultrasons.

Ensuite, le système MEA enregistre les signaux électriques des neurones via les microélectrodes pour obtenir une activité neuronale de base.

À l’aide du transducteur, appliquez des ondes ultrasonores continues à haute fréquence, qui traversent le gel de couplage et le parafilm et atteignent les neurones.

Les ondes ultrasonores excitent les neurones et modulent leur activité électrique. Réenregistrez ce signal électrique.

Une augmentation de l’activité neuronale après un traitement par ultrasons, par rapport au pré-traitement, confirme le succès de la neuromodulation.

Pour commencer, aspirez le milieu de culture pour remplir un seul puits dans une plaque de culture de neurones à 24 puits ayant des réseaux de microélectrodes intégrés ou MEA. Après avoir préparé trois cents millilitres d’eau dégazée et déminéralisée, remplissez-le soigneusement dans le cône de transducteur à ultrasons focalisés ou FUS. À l’aide d’une tige filetée personnalisée, fixez le support imprimé en 3D à un cadre. Positionnez le cadre de manière à ce que la tête du transducteur FUS se trouve au-dessus du puits qui sera stimulé. À l’aide d’un élastique, fixez le parafilm au-dessus du puits sur la plaque MEA à 24 puits contenant le milieu et les cellules souches pluripotentes induites par l’homme, ou hIPSC.

Réglez les paramètres FUS sur la sortie d’alimentation du transducteur ou sur le panneau de commande TPO. Les valeurs des différents paramètres sont mentionnées à l’écran. Ensuite, appliquez du gel de couplage sur le parafilm au-dessus du puits et abaissez le transducteur FUS dans le gel de couplage, en assurant le contact avec le gel avec un minimum de bulles d’air. Démarrez la sonication FUS en appuyant sur le bouton en bas à droite du TPO, et attendez au moins cinq minutes entre chaque cycle de sonication pour permettre aux neurones de revenir à un état de base.

Si la connexion est appropriée, l’impulsion de déclenchement générée par le système FUS alignera automatiquement la séquence de stimulation FUS sur l’enregistrement MEA. Analysez le signal en lisant le temps de sonication FUS avec les données de transfert basées sur la variation de la cadence de tir associée au FUS.