신경 세포의 문화는 하나의 신경 세포에 대한 효과 나 신경 세포의 인구를 통해 새로운 뇌 자극 기술을 연구하는데 좋은 모델입니다. 목욕 전극에 의해 직접 생산 또는 시변 자기장에 의해 유도되는 전계에 의해 패터닝 신경 배양 자극하는 다른 방법들이 여기에 제시 하였다.
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이 논문에서
요약
초록
뉴런은 멤브레인 전위가 특정 임계 값을 초과 할 때 활동 전위를 발화시킵니다. 뇌의 전형적인 활동에서, 이것은 시냅스에 대한 화학 물질 투입의 결과로서 발생합니다. 그러나 뉴런은 부과 된 전기장에 의해 흥분 될 수도 있습니다. 특히 최근의 임상 응용은 외부에서 전기장을 만들어 뉴런을 활성화시킵니다. 따라서 신경 세포가 외부 장에 어떻게 반응하는지 그리고 활동 잠재력을 유발하는 원인을 조사하는 것이 중요합니다. 다행히도, 외부 전기장의 정밀하고 제어 된 적용은 배양에서 절제되고, 해리되고 성장되는 배아 신경 세포에 대해 가능하다. 이를 통해 매우 재현 가능한 시스템에서 이러한 질문을 조사 할 수 있습니다.
이 논문에서는 신경 세포 배양에 외부 전계의 제어 된 적용을 위해 사용되는 기술의 일부가 재검토된다. 네트워크는 1 차원 일 수 있으며, 즉 선형으로 패턴 화 될 수 있습니다R 양식 또는 상기 기판의 전체면 상에 성장시키고, 따라서 이차원. 또한, 음원은 유체 (욕 전극) 또는 자기 펄스 원격 생성을 이용하여 전계를 유도하여 침지 전극을 통하여 전계를 직접 애플리케이션에 의해 생성 될 수있다.
서론
신경 세포와 외부 전기장 사이의 상호 작용은 근본적인 의미뿐만 아니라 실제 사람이있다. 이 외부인가 전계 조직을 자극 할 수있는 볼타 시대부터 알려져 있지만, 뉴런에서 얻어진 활동 전위의 제조를 담당하는 기전은 최근 4 3 2 1 풀어되기 시작한다. 이 전기장 2, 5에 응답하는 신경 세포의 막전위의 탈분극, 막 특성 및 이온 채널의 역할, 심지어 지역을 유발하는 메커니즘에 관한 질문에 대한 답을 찾는 포함되어 있습니다. 신경 자극 6, 7, 8, 9, 치료
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프로토콜
윤리 문 : 동물 취급을 포함하는 절차는 과학의 와이즈만 연구소의 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC), 적절한 이스라엘 법의 원칙에 의거하여 이루어졌다. 와이즈만 연구소 실험 동물 관리 국제 평가 및 인증 협회 (AAALAC)의 인증을 받았으며. 와이즈만 기관 동물 케어 및 사용위원회는 해마 신경 세포와 수행이 연구를 승인했다.
(2D) 2 차원 일차원 (1D) 해마 배양 1. 제조
- 2D 문화에 대한 커버 슬립의 준비.
- 0.9 mL의 최소 필수 매체 (MEM) + 3G, 0.05 ㎖의 소 태아 혈청 (FCS), 0.05 mL의 열 불 활성화 된 말 혈청 (HI HS) 및 B27 보충제 1 μL : 도금 매체 이루어지는 (PM)을 준비한다. 주 : MEM + 세대 MEM 1 × 500 ㎖마다 위해 포함 겐타 마이신 1 ㎖, 안정화 L 글루타민 100X 5 ㎖ (참조
- 200mL의 증류수 (DDW) (60 ℃에서 혼합)와 1.24g의 붕산 (200mL DDW)에 1.9g의 붕사 (sodium tetraborate decahydrate)를 준비한다. 1 M HCl을 사용하여 최종 용액을 pH 8.5로 적정한다. 참고 : ....
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결과
제시된 프로토콜은의 연결 문화의 쉬운 patterning 수 있습니다. 우리가 자극을 위해 개발 한 여러 가지 방법과 결합되면 Chronaxie 및 Rheobase 5 와 같은 일부 고유 신경 세포 특성을 측정하고 건강한 사람과 질병이있는 뉴런의 특성을 비교하고 문화를 자극하는 최적의 방법을 찾기 위해 사용할 수 있습니다. 그들의 구조와 더 많은 새로운 접근 방식을 제공합니다. 몇 가지 예가 다음 그림에 나와 있습니다.
그림 3 은 1D 패턴 구성은 바이오 거부 레이어로 에칭된다. 약 170 μm 너비의 얇은 선은 전형적으로 다양한 반경 ( 그림 3A ) 또는 평행선, 일반적으로 길이가 ~ 11 mm 인 동심원 고리가 될 수.......
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토론
1D 패턴은 다양한 애플리케이션에 사용될 수있는 중요한 도구입니다. 예를 들어, 우리는 신경 세포의 배양 물 (29)로부터 논리 게이트를 생성하고 최근 래트 해마 뉴런 5 Chronaxie 및 Rheobase를 측정하고, 상기 비교 다운 증후군 해마 뉴런 소성 활동 신호 전파 속도의 감속을위한 1 차원 패턴을 사용한 야생형 (WT) 해마의 뉴런 (27). 1 차원 패터닝 제안 된 프로토콜은 강력한이며 원하는 패턴을 형성하기 쉽다. 우리는 측정의 기능에 영향을 미칠 수있는 네트워크의 가능한 모든 단선, 알고 있어야하기 전에 1D 문화를 관찰하는 것이 좋습니다.
신경 구성 화학 패터닝은 유서 30, 31,
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공개 사항
저자는 더 경쟁 재정적 이해 관계가 없음을 선언합니다.
감사의 글
저자는 매우 도움이 토론 오퍼 펜어맨, 프레드 울프, 메나헴 시걸, 안드레아스 니프과 에이 탄 Reuveny 감사합니다. 저자는 기술의 초기 버전을 개발 일란 브레스킨와 조르디 소리아노 감사합니다. 저자는 이론적 인 개념에 도움을 트비 틀러스티와 장 피에르 에크 만 감사합니다. 이 연구는 미네르바 재단, 과학 기술, 이스라엘의 교육부와 이스라엘 과학 재단 보조금 1320년에서 1309년까지과 양성 국립 과학 재단 (National Science Foundation) 교부금 2,008,331에 의해 지원되었다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| APV | Sigma-Aldrich | A8054 | 네트워크 연결을 끊습니다. 섹션 2.4.2 |
| B27 supp | Gibco | 17504-044 | 있습니다. 섹션 1.1.1 |
| bicuculline | Sigma-Aldrich | 14343 | 네트워크 연결을 끊습니다. 섹션 2.4.2 |
| 붕사(사붕산나트륨 12수화물) | Sigma-Aldrich | S9640 | 붕산염 완충액에 언급되어 있습니다. 섹션 1.1.2 |
| 붕산 | Frutarom LTD | 5550710 | 붕산염 완충액에 언급되어 있습니다. 섹션 1.1.2 |
| CaCl2 , 1 M | Fluka | 21098 | 세포외 기록 솔루션. 섹션 1.5.2 |
| CNQX | Sigma-Aldrich | C239 | 네트워크 연결을 끊습니다. 섹션 2.4.2 |
| COMSOL | COMSOL Inc | Multiphysics 3.5 | . 섹션 3.5.2 |
| D-(+)-포도당, 1M | 시그마-알드리치 | 65146 | 도금 매체, 세포외 기록 용액에 언급되어 있습니다. 섹션 1.1.1 및 1.5.2 |
| D-PBS | Sigma-Aldrich | D8537 | 세포 배양에 언급되어 있습니다. 섹션 1.2.4 및 1.2.6 |
| FCS(FBS) | Gibco | 12657-029 | 있습니다. 섹션 1.1.1 |
| Fibronectin | Sigma-Aldrich | F1141 | 있습니다. 섹션 1.2.6 |
| Fluo4AM | Life technologies | F14201 | Imaging of spontaneous or evoked activity(자발적 또는 유발 활동의 이미징)에서 언급됨. 섹션 1.5.1, 1.5.3 및 1.5.5 |
| FUDR | Sigma-Aldrich | F0503 | 매체 변경에 언급되어 있습니다. 섹션 1.4.1 |
| Gentamycin | Sigma-Aldrich | G1272 | 도금 매체, 매체 변경, 최종 매체에 언급되어 있습니다. 섹션 1.1.1 |
| GlutaMAX 100x | Gibco | 35050-038 | 도금 매체, 매체 변경, 최종 매체에서 언급됨. 섹션 1.1.1 |
| Hepes, 1 M | Sigma-Aldrich | H0887 | 세포외 기록 솔루션에 언급되어 있습니다. 섹션 1.5.2 |
| HI HS | BI | 04-124-1A | 도금 매체, 매체 변경, 최종 매체에 언급됨. 섹션 1.1.1, 1.4.1 및 1.4.2 |
| KCl, 3 M | Merck | 1049361000 | 세포외 기록 솔루션에서 언급되었습니다. 섹션 1.5.2 |
| Laminin | 시그마-알드리치 | L2020 | 바이오 코팅. 섹션 1.2.6 |
| MEM x 1 | Gibco | 21090-022 | 도금 매체, 매체 변경, 최종 매체에 언급됨. 섹션 1.4.1에서 언급됨 1.4.2 |
| MgCl2, 1M | Sigma-Aldrich | M1028 | 세포외 기록 솔루션. 섹션 1.5.2 |
| NaCl, 4 M | Bio-Lab | 19030591 | 세포외 기록 용액에서 언급되었습니다. 섹션 1.5.2 |
| Octadecanethiol | Sigma-Aldrich | 01858 | Cleaning Cr-Au coated coverslips (1D cultures)에 언급되어 있습니다. 섹션 1.2.3 |
| Pluracare F108 NF Prill | BASF Corparation 에서 | 50475278 | 생물 거부 코팅, 생물 코팅. 섹션 1.2.4 및 1.2.6 |
| Poly-L-lysine 0.01% 용액에서 언급됨 | 시그마-알드리치 | P47075 | 세포 분열을 촉진합니다. 섹션 1.1.4 |
| 자당, 1M | 시그마-알드리치 | S1888 | 세포외 기록 용액에 언급되어 있습니다. 섹션 1.5.2 |
| Thiol | Sigma-Aldrich | 1858 | 바이오 거부 코팅. 섹션 1.2.3 |
| URIDINE | Sigma-Aldrich | U3750 | 매체 변경에 언급되어 있습니다. 섹션 1.4.1 |
| 스퍼터링 머신 | AJA International, Inc | ATC Orion-5Series | 얇은 금속 층으로 유리를 코팅합니다. 섹션 1.2.2 |
| 펜 플로터 | 휴렛 팩커드 | HP 7475A | 코팅된 커버슬립에 패턴을 에칭합니다. 섹션 1.2.5 전극 전선에 언급 |
| AM Systems, Carlsborg WA | 767000 | 신경 세포 배양의 전기 자극. 섹션 2.1, 2.2, 2.3 및 2.4.5 | |
| 신호 발생기 | BKPrecision | 4079 | 전기 신호의 형성에 언급되어 있습니다. 섹션 2.3 |
| Ampliifier | Homemade | Voltage 신호 발생기에서 전극으로의 신호 증폭. 섹션 2.3 | |
| 전원 공급 장치 | MPS-3005 LK-3 | 스퍼터링 기계에 전원 공급 장치. 섹션 1.2.2.3 | |
| Transcranial magnetic stimulation | Magstim, Spring Gardens, UK | Rapid 2 | Magnetic stimulation of neuronal culture에서 언급됨. 섹션 3.1, 3.3 및 3.4 |
| Epoxy | Cognis | Versamid 140 | 수제 코일의 주조에 언급되어 있습니다. 섹션 3.4 |
| 에폭시 | 쉘 | EPON 815 | 수제 코일의 주조. 섹션 3.4 |
| 백금 와이어 0.005 ''두께에 언급됨; A-M 시스템, | 워싱턴주 칼즈버그 | 767000 | 신경 세포 배양의 전기 자극. 섹션 2.1 |
| 원형 자기 코일 | 수제 | 자기 자극. 섹션 3.3 | |
| WaveXpress SW | ; K 정밀 | 파형 편집 소프트웨어. 섹션 2.1.32 | |
| Xion Ultra 897 | Andor | Sensitive EMCCD 카메라에서 언급되었습니다. 섹션 2.4.4에 언급되어 있습니다. |
참고문헌
- Nagarajan, S. S., Durand, D. M., Warman, E. N. Effects of induced electric fields on finite neuronal structures: a simulation study. IEEE Trans Biomed Eng. 40 (11), 1175-1188 (1993).
- Nowak, L. G., Bullier, J. Axons but not cell bodies, are activated by electrical stimulation in cortical gray matter. II. Evidence from selective inactivation of cell bodies and axon init....
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재인쇄 및 허가
