Waiting
로그인 처리 중...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

ميكروفلويديكس التواصل مع صفائف ميكروليكترودي لدراسة الاتصالات العصبية ونشر إشارة محواري

Published: December 8, 2018 doi: 10.3791/58878

Summary

ويهدف هذا البروتوكول لشرح كيفية الجمع في المختبر ميكروليكترودي صفائف أجهزة موائع جزيئية لدراسة انتقال إمكانات العمل في الثقافات العصبية. تحليل البيانات، إلا وهي كشف وتوصيف للترويج لإمكانات العمل، يتم تنفيذه باستخدام جديدة متقدمة، بعد سهلة الاستخدام ومتاحة بحرية، أداة حسابية.

Abstract

ميكروليكترودي صفائف (الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف) تستخدم على نطاق واسع لدراسة وظيفة الخلايا العصبية في المختبر. تسمح هذه الأجهزة المتزامنة تسجيل غير الغازية/حفز النشاط الكهربية لفترات طويلة. ومع ذلك، يمكن أن تصبح خاصية الاستشعار من الإشارات من جميع المصادر حول كل ميكروليكترودي غير المواتية عند محاولة فهم الاتصال وإشارة الدعوة في الدوائر العصبية. في شبكة الخلايا العصبية، الخلايا العصبية عدة يمكن تفعيلها في نفس الوقت ويمكن أن تولد إمكانات العمل المتداخلة، مما يجعل من الصعب تمييز وتتبع انتشار الإشارات. ونظرا لهذا القيد، وقد أنشأنا إعداد في المختبر تركز على تقييم الاتصالات الكهربية، التي قادرة على عزل وتضخيم الإشارات محواري مع عالية الدقة المكانية والزمانية. بربط أجهزة موائع جزيئية والاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف، نحن قادرون على تقسيم الخلايا العصبية الثقافات مع محاذاة التي تسيطر عليها جيدا لمحاور عصبية وميكروليكتروديس. يسمح هذا الإعداد تسجيلات لإكثار ارتفاع نسبة الإشارة إلى الضوضاء عالية على مدى عدة أسابيع. جنبا إلى جنب مع خوارزميات تحليل البيانات المتخصصة، وهو يوفر الكمي مفصلة للاتصالات عدة تتعلق بخصائص مثل سرعة النشر، فشل التوصيل، ومعدل إطلاق النار، التموج anterograde، والترميز الآليات.

هذا البروتوكول يوضح كيفية إنشاء إعداد ثقافة العصبية مجزأة على الركازة المتكاملة الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف وكيفية الثقافة الخلايا العصبية في هذا الإعداد، وكيفية نجاح تسجيل وتحليل وتفسير النتائج من هذه التجارب. هنا، نحن إظهار كيف يبسط الإعداد الثابتة فهم الاتصالات العصبية ونشر إشارة محواري. هذه المنصات تمهد الطريق لنماذج في المختبر جديدة مع تصاميم شبكة الخلايا العصبية هندسيا والسيطرة عليها. يمكن استخدامها في سياق الثقافات العصبية متجانسة، أو مع تكوينات ثقافة المشارك فيها، على سبيل المثال، الاتصال بين الخلايا العصبية الحسية وأنواع الخلايا الأخرى هو رصد وتقييم. يوفر هذا الإعداد ظروف مثيرة جداً للاهتمام للدراسة، على سبيل المثال، النماء العصبي، الدوائر العصبية، والترميز، ونهج نيوروديجينيريشن ونيوروريجينيريشن من المعلومات.

Introduction

فهم الاتصالات الكهربائية في الدوائر العصبية خطوة أساسية الكشف عن وظيفة طبيعية، ووضع استراتيجيات علاجية لمعالجة الخلل. دمج الخلايا العصبية وحساب وترحيل إمكانات العمل (الجزائرية) التي تنتشر على طول محاور عصبية رقيقة على. التقنيات الكهربية التقليدية (مثلاً، تصحيح المشبك) هي تقنيات قوية لدراسة نشاط الخلايا العصبية ولكن غالباً ما تكون محدودة للهياكل الخلوية أكبر، مثل سوما أو dendrites. تقنيات التصوير توفر بديلاً لدراسة الإشارات محواري مع عالية الدقة المكانية، ولكنها صعبة من الناحية الفنية لأداء وعدم السماح بالقياسات الطويلة الأجل1. وفي هذا السياق، يمكن الجمع بين ميكروليكترودي صفائف (الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف) وميكروفلويديكس مساهمة قوية في الكشف عن الخصائص الأساسية لانتقال النشاط وإشارة neuron´s داخل الشبكات العصبية في المختبر2 , 3.

تكنولوجيا شركة طيران الشرق الأوسط تعتمد على التسجيلات خارج الخلية من الخلايا العصبية الثقافات. المزايا الرئيسية لهذه المنهجية الكهربية هي قدرته على دعم التحفيز الفورية وطويلة الأجل وتسجيل في مواقع متعددة وفي طريقة غير الغازية3. الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف مصنوعة من ميكروليكتروديس موصلة ومقاومة للتآكل متوافق حيويا، وارتفاع جزءا لا يتجزأ من الركازة رقاقة زجاج. متوافقة مع الخلية التقليدية الثقافة الأحيائية-الطلاء التي عن طريق تعزيز التصاق الخلايا إلى حد كبير زيادة مقاومة الختم بين الركيزة والخلايا3،4. وعلاوة على ذلك، فهي تنوعاً في التصميم وقد تختلف في حجمها ميكرويليكتروديس والهندسة والكثافة. إجمالاً، الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف العمل كخلية التقليدية الثقافة السفن مع ميزة السماح المتزامنة العيش-التصوير والكهربية التسجيلات/التحفيز.

استخدام تكنولوجيا شركة طيران الشرق الأوسط ساهمت دراسة الميزات الهامة للشبكات العصبية5. ومع ذلك، هناك ميزات المتأصلة التي تحد من الأداء للاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف لدراسة الاتصالات ونشر وكالة الأنباء الجزائرية في دائرة العصبية. تمكين تسجيلات من الخلايا المفردة وهياكل حتى سوبسيلولار مثل محاور عصبية من الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف، ولكن إذا ما قورنت بإشارات سمال، إشارات محواري لديها نسبة الإشارة إلى الضوضاء منخفضة جداً (الاستخبارات)6. وعلاوة على ذلك، يعوق خاصية الاستشعار عن إمكانات الحقل خارج الخلية من جميع المصادر حول كل ميكروليكترودي تتبع انتشار الإشارات في دائرة العصبية.

قد أظهرت الدراسات التي أجريت مؤخرا، بيد أن ظروف تسجيل أفضل يتحقق قبل وبعد ميكروليكتروديس محاذاة حدود ميكروتشانيلس الضيقة التي يمكن أن تنمو محاور عصبية. يوفر هذا التكوين زيادة كبيرة في دائرة الاستخبارات الوطنية أن نشر إشارات محواري يمكن بسهولة اكتشاف7،،من89،10،،،من1112 13. استراتيجية يتحالف أجهزة موائع جزيئية مع تكنولوجيا طيران الشرق الأوسط يخلق المكروية معزولة كهربائياً مناسبة لتضخيم الإشارات محواري11. وعلاوة على ذلك، وجود ميكروليكتروديس الاستشعار متعددة على طول ميكروجروفي شرطا أساسيا لكشف وتوصيف لإكثار إشارة محواري.

يمكن تكييفها للعديد من الأسئلة البحثية14هذه المنصات في المختبر مع تصاميم شبكة الخلايا العصبية يمكن السيطرة عليها بشدة. هذه المنابر هي مناسبة لاستخدامها في سياق الثقافات الخلايا العصبية ولكن يمكن توسيعها لمهندس تكوينات الثقافة المشتركة، حيث يمكن رصد وتقييم الاتصال بين الخلايا العصبية وأنواع الخلايا الأخرى. وهكذا يوفر هذا الإعداد ظروف مثيرة جداً للاهتمام لاستكشاف عدد من الدراسات المتصلة بالعصبية مثل النماء العصبي ودوائر الخلايا العصبية وترميز المعلومات، نيوروديجينيريشن ونيوروريجينيريشن. وعلاوة على ذلك، الاقتران مع النماذج الناشئة من الخلايا الجذعية البشرية المستحثة pluripotent15،16 يمكن فتح سبل جديدة في تطوير العلاجات المحتملة للبشرية من الأمراض التي تؤثر على الجهاز العصبي.

لدينا مختبر باستخدام منصة هذا الجمع بين ميكروليكتروديس ميكروفلويديكس (µEF) لفهم العمليات العصبية على المستوى الخلوي وشبكة الاتصال وأثرها في الفيزيائية-والجهاز العصبي باثولوجي. ونظرا لقيمة هذه المنصة في ميدان علم الأعصاب، والغرض من هذا البروتوكول لشرح كيفية إنشاء ثقافة العصبية مجزأة على الركازة المتكاملة الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف، كيف يمكن لثقافة العصبية في هذا النظام الأساسي، وكيفية تسجيل بنجاح، تحليل وتفسير النتائج من هذه التجارب. التأكيد ستثري هذا البروتوكول الأدوات التجريبية للثقافات العصبية في الدراسة للاتصالات العصبية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

وأجريت جميع الإجراءات التي تنطوي على الحيوانات وفقا "الاتحاد الأوروبي" (EU) التوجيه 2010/63/الاتحاد الأوروبي (نقلها للقانون البرتغالي ب المرسوم-ليات 113/2013). وأقر البروتوكول التجريبي (0421/000/000/2017) لجنة الأخلاقيات كلا البرتغالية الرسمية السلطة على الرفق بالحيوان والتجريب (ه Direção Geral de Alimentação Veterinária-دجاف) والمؤسسة المضيفة.

1. إعداد وسائل الإعلام الثقافة وحلول أخرى

ملاحظة: إعداد طازجة الحلول طلاء في يوم استخدامه. قد يتم تخزين الحلول طلاء غير المستخدمة وثقافة وسائل الإعلام في-20 درجة مئوية أو 4 درجات مئوية كما هو مفصل أدناه.

  1. إعداد 10 مل من 0.05% (v/v) Poly(ethylene imine) (جزيرة الأمير إدوارد) العامل الحل.
    1. إعداد 20 مل من 0.25% (w/v) بي الأسهم الحل عن طريق تذويب بي المنقي (انظر الجدول للمواد) في الماء المعقم.
    2. تمييع 2 مل من 0.25% (w/v) بي حل الأسهم في 8 مل ماء المقطر المعقم. يخلط جيدا واستخدامها. ويمكن تخزين حل غير مستخدمة في 4 درجات مئوية.
  2. إعداد 1 مل حل laminin 5 ميكروغرام/مل.
    1. تمييع 5 ميليلتر من 1 ملغ/مل laminin الحل الأسهم في ميليلتر 995 متوسطة القاعدية (انظر الجدول للمواد). يخلط جيدا واستخدامها. ويمكن تخزين حل غير المستخدمة مجمدة في-20 درجة مئوية لتصل إلى 1-2 أسابيع.
  3. تحضير 1 لتر من هانك مخزنة حبيس حل متوازن الملح (ح-حبس).
    1. تحضير 1 م حبيس الحل بتذويب 11.9 غراما مسحوق حبيس في 50 مل الماء عالي النقاوة. ضبط الأس الهيدروجيني إلى 7.2.
    2. تحضير حل ح-حبس (دون الكالسيوم والمغنيسيوم) بإذابة كلوريد البوتاسيوم 5.33 مم، 0.44 مم بوتاسيوم فوسفات مونوباسيك وكلوريد الصوديوم 138 مم، فوسفات الصوديوم 0.3 مم مائي والجلوكوز 5.6 ملم في 800 مل من الماء عالي النقاوة.
    3. إضافة 15 مل م 1 حبيس الحل (تركيز النهائي من 15 ملم).
    4. ضبط الأس الهيدروجيني إلى 0.2-0.3 وحدات أدناه الرقم الهيدروجيني المطلوب 7.4 استخدام 1 N HCl أو هيدروكسيد الصوديوم ن 1. إضافة الماء عالي النقاوة أن يصل حجم الحل النهائي.
      ملاحظة الرقم الهيدروجيني يميل إلى الارتفاع أثناء الترشيح.
    5. تعقيم بالترشيح باستخدام 0.22 ميكرومتر مسامية غشاء poly(ether sulfone) (PES).
  4. إعداد 10 مل من ح-حبس تحتوي على 10% الحرارة-إبطال "المصل البقري الجنين" (هيفبس).
    1. تمييع 1 مل هيفبس في 9 مل من ح-حبس. يخلط جيدا واستخدامها. ويمكن تخزين حل غير المستخدمة عند 4 درجة مئوية لمدة 3-4 أسابيع.
  5. إعداد 5 مل من 1.5 ملغ/مل الحل التربسين.
    1. فورا قبل الاستخدام، حل 7.5 ملغ التربسين في 5 مل هبس ح. تعقيم بالترشيح باستخدام غشاء الدائرة العامة مسامية 0.22 ميكرومتر.
  6. إعداد 50 مل متوسطة المكملة.
    1. في أنبوب 50 مل مخروطية، مزيج من 48.5 مل متوسطة القاعدية (انظر الجدول للمواد)، 2% (v/v) الملحق B-27، 0.5 مم الجلوتامين لام و 1% القلم/بكتيريا (10,000 يو/مليلتر البنسلين و 10,000 ميكروغرام/مل ستربتوميسين). ويمكن تخزين المتوسطة المكملة في 4 درجات مئوية لمدة 3-4 أسابيع.

2-موائع جزيئية وإعداد أجهزة شركة طيران الشرق الأوسط

ملاحظة: الخطوات 2.1 2.11 في اليوم قبل البذر الخلية.

  1. تنظيف أجهزة موائع جزيئية لإزالة التصنيع وغيرها من الحطام باستخدام الأشرطة الفينيل. اضغط برفق الشريط ضد الجهاز للوصول إلى جميع المناطق للجهاز.
  2. الهواء تنظيف البلازما في شركة طيران الشرق الأوسط لمدة 3 دقائق (0.3 [مبر]) تنظيف السطح وجعله أكثر ماء.
  3. باختصار تغرق أجهزة موائع جزيئية في الإيثانول 70% وتمكينهم من أيردري داخل غطاء الاندفاق الصفحي.
  4. ضع كل اتفاق بيئي متعدد الأطراف في 90 ملم معقمة طبق بيتري وتعقيم لهم قبل 15 دقيقة من التعرض للأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية) الضوء.
  5. معطف طيران الشرق الأوسط وسط المساحة السطحية التي تفرخ مع 500 ميليلتر من 0.05% (v/v) بي الحل على الأقل 1 ساعة عند 37 درجة مئوية.
    ملاحظة: كما هو موضح بالآخرين17، طلاء بي للاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف النتائج في الخلية أقل المجموعات من استخدام طلاء poly(lysine).
  6. نضح الحل طلاء بي من على سطح الأرض في شركة طيران الشرق الأوسط وتغسل الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف 4 x مع 1 مل من تعقيم ماء مقطر. احرص على عدم لمس سطح طيران الشرق الأوسط أثناء الغسيل خطوات كهذه يمكن أن تلحق الضرر الأقطاب.
  7. تسترشد ستيريوميكروسكوبي داخل غطاء الاندفاق الصفحي، مركز رقاقة شركة طيران الشرق الأوسط وإضافة 1 مل الماء المعقم للمنطقة الوسطى في شركة طيران الشرق الأوسط.
  8. مكان الجهاز موائع جزيئية على رأس السطح اتفاق بيئي متعدد الأطراف.
  9. بعناية قم بمحاذاة ميكروجروفيس موائع جزيئية الجهاز مع شبكة ميكروليكترودي الشرق الأوسط وأفريقيا.
  10. عند محاذاتها بشكل صحيح، بعناية نضح المياه الزائدة دون لمس في اتفاق بيئي متعدد الأطراف أو الجهاز موائع جزيئية.
  11. احتضان µEFs بين عشية وضحاها في 37 درجة مئوية لتجف والسماح بالمرفقات كاملة. تيسيرا للمرفق، اضغط برفق الجهاز موائع جزيئية مناهضة اتفاق بيئي متعدد الأطراف.
    ملاحظة: تنفيذ الخطوة 2.12 اليوم من الخلية البذر.
  12. حالما يكون تماما المجففة µEFs، تحميل الآبار موائع جزيئية مع 150 ميليلتر من 5 ميكروغرام/مل laminin طلاء الحل واحتضانها في 37 درجة مئوية على الأقل 2 ح قبل البذر الخلية.
    ملاحظة: عند تحميل µEF مع حل لامينين، تأكد من أن الحل الذي يملأ ميكروجروفيس. استخدام فراغ لإزالة أي فقاعة الهواء التي قد تكون موجودة داخل ميكروجروفيس.

3-تشريح قشرة بريفرونتال

  1. تعد منطقة تشريح لإزالة الجنين.
    1. تطهير سطح العمل والأدوات الجراحية مع الإيثانول 70%.
      ملاحظة: على الرغم من أن هذا التشريح ليس إجراء عقيمة، تطهير يساعد على تقليل فرص التلوث.
    2. استخدم حفاضات نظيفة المتاح لحصر مجال التشريح ووضع الأدوات الجراحية لإزالة الجنين.
    3. يعد 4 أطباق بيتري 90 ملم مليئة بحبس ح الباردة ووضعها على صينية مع الجليد قرب منطقة التشريح.
  2. Euthanize E-18 وقت حوامل جرذان ويستار باستنشاق غاز ثاني أكسيد الكربون (CO2).
  3. عند انتهاء الإجراء، إزالة الحيوان من الدائرة2 CO وتأكيد الوفاة بطريقة ثانوية للقتل الرحيم، مثل اكسسانجوينيشن.
  4. ضع الجانب البطني الحيوان أعلى في حفاضات المتاح ورذاذ أسفل البطن مع الإيثانول 70%، ومع المساعدة من ملقط ومقص، جعل شكل U تخترق الجلد لفضح الرحم.
  5. بعناية إزالة الأجنة من الرحم عن طريق خفض بعيداً أي النسيج الضام ووضعها في واحدة من أطباق بيتري مع حبس ح الباردة.
  6. إزالة كل الأجنة من أن الكيس الجنيني، ومع المساعدة من ملقط ومقص، قطع رأس الجنين.
  7. نقل رئيس embryo´s إلى طبق بتري ثاني مليئة بحبس ح الباردة.
  8. كرر الخطوات من 3.6-3.7 لكل جنين.
  9. تشريح قشرة بريفرونتال.
    1. نقل لرئيس embryo´s إلى ثالث طبق بيتري.
    2. استخدام زوج من الملقط لفضح الدماغ.
    3. إزالة المخ من تجويف، وتغطية ذلك مع حبس ح الباردة.
    4. إذا كانت موجودة, إزالة وتجاهل المصابيح شمي. تشريح قشرة بريفرونتال وإزالة السحايا.
    5. نقل أجزاء قشرة prefrontal إلى طبق بتري الرابعة مليئة بحبس ح الباردة.
    6. كرر الخطوات 3.9.1-3.9.5 لكل جنين.

4. الانفصال من الخلايا العصبية القشرية والثقافة في µEF

ملاحظة: الإجراءات التالية التي أجريت داخل غطاء الاندفاق الصفحي بعد 15 دقيقة دورة التعقيم الأشعة فوق البنفسجية. تعمل المساحة السطحية، فضلا عن جميع المواد التي وضعها داخل غطاء محرك السيارة ينبغي أن يكون سبق تطهيرها مع الإيثانول 70%.

  1. كما هو موضح في الخطوة 1، 5، حل التربسين سابقا مرجح في 5 مل ح-حبس وتصفية الحل.
  2. جمع القطع اللحاء تشريح سابقا في ما مجموعة 5 مل ح-حبس. نقلها إلى أنبوب مخروطي عقيمة 15 مل.
  3. إضافة 2.3 مل من محلول التربسين طازجة 1.5 ملغ/مل للأنبوبة التي تحتوي على أجزاء اللحاء.
  4. مزيج التعليق واحتضان في 37 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة (بإيجاز تحرض كل 5 دقائق).
  5. وقف الهضم الأنسجة وتغسل التربسين.
    1. تجاهل المادة طافية المتضمن في التربسين. إضافة 5 مل ح-حبس تحتوي على 10% هيفبس لإلغاء تنشيط التربسين المتبقية؛ تحرض بلطف.
    2. واسمحوا أجزاء اللحاء يستقر وثم تجاهل المادة طافية.
    3. إضافة 5 مل ح-حبس لإزالة بقايا هيفبس. واسمحوا أجزاء اللحاء يستقر وتجاهل المادة طافية.
    4. أغسل مرة أخرى أجزاء اللحاء مع 5 مل من ح-حبس.
    5. واسمحوا أجزاء اللحاء يستقر وتجاهل المادة طافية. إضافة 5 مل متوسطة العصبية المكملة.
  6. ميكانيكيا فصل أجزاء اللحاء مع ماصة مقايسات 5 مل ببطء بيبيتينج صعودا وهبوطاً لمن 10-15 مرة. إذا لزم الأمر، كرر الإجراء باستخدام ماصة صغيرة عيار إلى تعليق خلية تصبح متجانسة.
  7. تجاهل الأنسجة أونديسوسياتيد المتبقية عن طريق تصفية الحوض تعليق خلية مصفاة خلية 40 ميكرومتر.
  8. عد الخلايا قابلة للتطبيق وتحديد كثافة الخلية.
    1. في microtube، بإضافة 20 ميليلتر من 0.4% (w/v) تريبان الأزرق على تعليق خلية 20 ميليلتر. خلط جيدا إلى هوموجيناتي الحل ونقل 10 ميليلتر نويباور العد الدائرة.
    2. عد الخلايا قابلة للتطبيق وتحديد كثافة خلية من خلايا قابلة للحياة.
  9. ضبط كثافة الخلية إلى 3.6 × 107 خلايا/مل (إذا لزم الأمر، الطرد المركزي تعليق الخلية).
  10. مباشرة قبل الخلية البذر، إزالة الطلاء لامينين من جميع الآبار µEF. "الماصة؛" 50 ميليلتر من المتوسطة المكملة لكل بئر من حجرة محواري µEF.
  11. البذور 5 ميليلتر من تعليق خلية في حجرة سمال µEF. احتضان في 37 درجة مئوية ح 1، للسماح لمرفق الخلايا إلى الركيزة.
  12. بلطف ملء كل جيدا من µEF مع حرارة متوسطة المكملة. نقل µEF إلى حاضنة مرطب عند 37 درجة مئوية، زودت شركة 5%2.
    ملاحظة: لتجنب التبخر السريع الثقافة المتوسطة، ضع فتح microtube مليئة بالمياه داخل طبق بيتري تحمل في µEF.
  13. الحفاظ على الثقافات للفترة المطلوبة بالاستعاضة عن 50% متوسط الثقافة كل يوم إلى الثانية والثالثة والثقافة.
    ملاحظة: بعد هذه التجارب، ميكروفلويديكس يمكن أن تفصل من الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف بغمر µEF في المياه بين عشية وضحاها. إذا لزم الأمر، بلطف قشر ميكروفلويديكس بمساعدة الملقط. الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف يمكن تنظيفها بالحضانة بين عشية وضحاها بمطهر الانزيمية تجارية 1% (v/v) (انظر الجدول للمواد).

5-تسجيل نشاط الخلايا العصبية التلقائية

ملاحظة: عادة ما يحمل الثقافات العصبية القشرية الجنينية في الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف على النشاط العفوي أقرب 7 أيام في المختبر (DIV)، لكن تأخذ 2-3 أسابيع (DIV 14-21) أن تنضج ويحمل مستقرة النشاط. والأمر متروك المجرب تقرر متى تبدأ القياسات الكهربية استناداً إلى أهداف الدراسة. ويتجلى في هذا البروتوكول، وتسجيل نشاط الخلايا العصبية من µEF باستخدام نظام تسجيل تجاري (انظر الجدول للمواد للحصول على تفاصيل الأجهزة)، مع وحدة نمطية لتدفئة إدراجها. لإجراء التسجيلات، استخدمنا برمجيات متاحة بحرية (انظر الجدول للمواد لتفاصيل البرامج).

  1. قم بتشغيل شركة طيران الشرق الأوسط في تسجيل النظام ووحدة التحكم بدرجة الحرارة والسماح للصفيحة القاعدية ساخنة من المضخم تصل إلى 37 درجة مئوية.
    ملاحظة: للحصول على تسجيلات طويلة الأجل (> 30 دقيقة في كل مرة) واحدة ينبغي أن يكون أيضا نظام أن يحافظ على جو2 CO.
  2. مكان µEF في المضخم (هيادستاجي).
    ملاحظة: تأكد من أن رقاقة شركة طيران الشرق الأوسط يتم محاذاتها بشكل صحيح مع رقم المرجع في ترك الحافة العليا. رقاقة شركة طيران الشرق الأوسط ونحن نستخدم التناوب متناظرة، ولكن هذه المحاذاة يطابق التوجه الصحيح لتخطيط دبوس أقطاب كهربائية ومعرّفات الأجهزة.
  3. أغلق وتحط غطاء المضخم.
  4. لتسجيل، فتح برنامج التسجيل وتحديد معلمات التسجيل والمسار لتيارات البيانات المسجلة (انظر دليل البرامج للحصول على تفاصيل حول كيفية إنشاء نظام تسجيل).
    ملاحظة: اكتساب مع معدل أخذ عينات من 20 كيلوهرتز عموما ما يكفي لمعظم تطبيقات. تردد أخذ عينات أعلى من المستحسن إذا كان مطلوباً المزيد من الدقة في توقيت سبايك. إذا كان أحد تعتزم فقط سجل والتموج، تعيين عامل تصفية عالية تمرير في 300 هرتز، التي سوف تخفف من مكونات تردد أدنى الإشارة. إذا كان يتم تسجيل البيانات الخام والتي تمت تصفيتها في وقت واحد، هذا سيزيد إلى حد كبير حجم ملف البيانات. من الممكن دائماً القيام بتصفية دون اتصال للبيانات الخام. كما يمكنك تحديد حجم ملف واحد للحد من البيانات ميكروليكتروديس من خلالها إلى السجل (مثلاً، فقط ميكروليكتروديس داخل ميكروجروفيس).
  5. انقر فوق بدء دق البدء في الحصول على البيانات. تحقق إذا كان العرض يظهر آثار النشاط وتسجيل بدء التشغيل.
    ملاحظة: مستوى الضوضاء عادة أعلى قليلاً في ميكروليكتروديس المقابلة ميكروجروفيس. إذا كان مستوى الضجيج مرتفع جداً (السعة الذروة إلى الذروة > 50 µV) أو متقلب في عدة ميكروليكتروديس، يمكن أن يكون سبب الاوساخ تعيق اتصال لوحة pin جيدة. عادة يتم حل هذه المشكلة قبل التنظيف بلطف منصات الاتصال شركة طيران الشرق الأوسط ودبابيس المضخم باستخدام مسحه القطن مبلل مع الإيثانول 70%.
  6. فتح ملف مسجل في برنامج التحليل (انظر الجدول للمواد) لاستكشاف البيانات بسرعة.

6-بيانات التحليل

ملاحظة: تظهر الخطوات التالية كيفية استخدام البرمجيات µSpikeHunter، وأداة الحاسوبية المتقدمة في مختبر لاغيار (متاحة عند الطلب أرسل إلى pauloaguiar@ineb.up.pt،) لتحليل البيانات المسجلة مع µEF. يتم استخدام واجهة مستخدم رسومية (الشكل 2) لتحميل البيانات، وتحديد نشر ارتفاع الأمواج، وتحديد اتجاهها (anterograde أو إلى الوراء) وتقدير سرعات الانتشار. µSpikeHunter متوافق مع HDF5 الملفات التي تم إنشاؤها من التسجيلات التي تم الحصول عليها باستخدام نظم الأسرة MEA2100، التي يمكن أن تستخدم بالاقتران مع 60-120-والقطب 256 الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف. التسجيلات التي تم الحصول عليها باستخدام المجرب متعدد القنوات يمكن تحويلها بسهولة إلى ملفات HDF5 باستخدام البرمجيات المتاحة بحرية (انظر الجدول للمواد).

  1. انقر فوق استعراض لتحديد ملف التسجيل. ثم، انقر فوق الزر "معلومات الملف" قائمة معدل أخذ العينات ومدة التسجيل، فضلا عن قائمة بالجداول البيانات المسجلة (على سبيل المثال، البيانات الأولية، البيانات المصفاة).
    ملاحظة: لتقديرات سرعة الانتشار الحقيقية، من المستحسن لتحديد دفق البيانات الخام للتحليل.
  2. حدد ميكروليكتروديس (صف واحد أو عمود المقترنة ميكروجروفي) لتحليل وتعيين قيمة عتبة الكشف عن سبايك (مرحلة إيجابية أو سلبية) في 6 × الانحراف المعياري (SD) من الضوضاء إشارة. انقر فوق قراءة البيانات لتطبيق الكشف عن الحدث والحصول على تسلسل النشر التي تم تحديدها.
    ملاحظة: إذا استوفيت المعايير، سيتم ملء قائمة تسلسل نشر الكشف عن لوحة التحليل. يمكن للمستخدم ثم عرض والتفاعل مع العديد من أدوات التحليل لتسلسل النشر، بما في ذلك آثار الجهد والصليب-الارتباطات بين ميكرويليكترودي وسرعات الانتشار تسلسل واحد، كيموجراف وأداة تشغيل صوت. على الرغم من أن يمكن الحصول على تقدير سرعة النشر لأي زوج من ميكروليكتروديس أو كمتوسط تقديرات لجميع أزواج، هذا التقدير أكثر موثوقية إذا زوج الأبعد محدداً.
  3. كرر الخطوة السابقة لمجموعات ميكروليكترودي من الفائدة. في كل مرة انقر فوق حفظ كافة الأحداث لحفظ الوقت والسعة من المسامير (في كل من ميكروليكتروديس) لكل تسلسل النشر المحددة إلى ملف CSV.
  4. استيراد ملفات CSV بالبيئات تحليل البيانات لمزيد من التحليل لأنماط النشاط للثقافة (معدل إطلاق النارمثلاً ، سبايك بين الفواصل الزمنية).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

باستخدام بروتوكول الموصوفة هنا، E-18 الفئران القشرية الخلايا العصبية المصنف في µEF قادرة على تطوير وتظل سليمة في هذه الظروف الثقافة لأكثر من شهر. أقرب وقت ممكن من 3 إلى 5 أيام في الثقافة، تنمو الخلايا العصبية القشرية على محاور عصبية من خلال ميكروجروفيس صوب حجرة محواري من µEF (الشكل 1). بعد 15 يوما في الثقافة، الخلايا العصبية القشرية مثقف في µEF من المتوقع أن يحمل مستويات ثابتة للنشاط ومن المتوقع نشر إمكانات العمل على طول ميكروجروفيس. الثقافات القديمة (> 14 DIV) تميل إلى أن تهيمن في انفجار النشاط كما هو الحال في اتفاق بيئي متعدد الأطراف التقليدية تسجيلات18،19.

تحليل البيانات والتسجيلات

يسمح تحليل البيانات الخام مع µSpikeHunter (الشكل 2) اكتشاف واستخراج للترويج لارتفاع الأمواج على طول مجموعات من ميكروليكتروديس 4 (داخل ميكروجروفيس). يعرض الشكل 3 واحد من هذه الأحداث. µSpikeHunter المسموح به لتقدير سرعات الانتشار، استناداً إلى الصليب-العلاقات المتبادلة بين الطول الموجي الجهد من أزواج مختارة من ميكروليكتروديس (تقديم تأخير زمني) والمسافة بين القطب المعروفة المرتبطة بها.

وقد تم تحليل البيانات المستخرجة المزيد باستخدام تعليمات برمجية مخصصة تم تصميمها في MATLAB. قطعة نقطية ممثل نشر ارتفاع الأمواج على امتداد 11 (من أصل 16) ميكروجروفيس هو مبين في الشكل 4a. ويبين الشكل 4 باءمعدل إطلاق النار الفوري لعاليه-وميكروجروفي منخفضة النشاط.

تسجيلات µEF يحمل مستويات مختلفة من النشاط لكل ميكروليكترودي. وكثيراً ما يتم ميكرويليكتروديس عدة في حجرة سومال "الصامتة". ومع ذلك، معظم ميكروليكتروديس داخل ميكروجروفيس تميل إلى أن تكون نشطة (الشكل 5a). يرد أن ميكروجروفيس تعمل كإشارة مكبرات الصوت8. السعة لإشارة مسجل يعتمد ليس فقط على حجم التيارات المصدر، ولكن أيضا على المقاومة لوسائل الإعلام المحيطة بها. المقاومة على طول ميكروجروفي مرتفعة بوجه خاص، مما يزيد بشكل كبير السعة للإشارات المقاسة بالمقارنة مع تلك التي ميكروليكتروديس في حجرة سمال (الشكل 5 (ب)).

Figure 1
الشكل 1 . الفئران الجنينية الخلايا العصبية القشرية مثقف في µEF. (أ) الصورة µEF. شريط المقياس: 1 سم. (ب) صورة تمثيلية للخلايا العصبية القشرية المستزرعة في µEF مدة 5 أيام، عرض عدة محاور عصبية عبور ميكروجروفيس والتوصل إلى حجرة محواري (الأسهم). شريط الحجم: 100 ميكرومتر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
الشكل 2 . شاشة القبض على واجهة المستخدم الرسومية الرئيسية µSpikeHunter. يمكن تحميل البيانات المسجلة مع µEF المستخدم وتحديد نشر ارتفاع الأمواج وتحديد اتجاهها (anterograde أو إلى الوراء) وتقدير سرعات الانتشار. أداة كيموجراف يسمح للمستخدم لتقدير سرعة نشر استناداً إلى خط مرسوم على كيموجراف يدوياً. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم- 

Figure 3
الشكل 3 . Anterograde نشر موجه سبايك لمست قبل 4 ميكرويليكتروديس (E8-E11) داخل ميكروجروفي. تتبع كل يمثل أحد ميكروليكترودي تسجيل الخام للسيدة 3 بعد تحليل مع µSpikeHunter، عبر-العلاقة المتبادلة بين ميكروليكتروديس الأبعد (E8 و E11) يسمح بحساب سرعة نشر 0.52 م/س. الرجاء النقر هنا عرض نسخة أكبر من هذا الرقم- 

Figure 4
الشكل 4 . وابل من المعلومات من خلال ميكروجروفيس. (أ) تسجيل الأرض النقطية الممثل من 2 دقيقة نشاط العفوي على طول ميكروجروفيس 11. وتمثل كل نقطة نشر موجه سبايك (وحدة) أحس بواسطة ميكروليكتروديس 4 ويتم تحديدها من خلال التحليل مع µSpikeHunter. يتم تمييز عالية وميكروجروفي منخفضة النشاط بالأصفر والأحمر، على التوالي. (ب) تطور معدل إطلاق النار الفوري (كما هو الحال في معدل الترميز) ميكروجروفيس أبرز اثنين على طول مدة 10 دقائق. واعتبرت الوحدات نشر فقط لحساب معدل إطلاق النار. إطلاق ملاحظة تزامن النشاط، على الرغم من مختلف مستويات معدل. تم حساب معدل إطلاق النار الفوري اللف الأحداث سبايك مع نواة ضبابي مع انحراف المعياري للسيدة 100 الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم- 

Figure 5
الشكل 5 . جودة التسجيلات خارج الخلية في µEF. (أ) النافذة الزمنية (1 ثانية) من تسجيل µEF (الخلايا العصبية القشرية الفئران في غضون 15 يوما في المختبر) مع معدل أخذ عينات من 20 كيلو هرتز وعامل تصفية عالية تمرير في 300 هرتز. مسرى الصفوف 1-7 وتتطابق مع حجرة سمال والصفوف 8-11 ميكروجروفيس. (ب) ارسم مربع والخط الطولي لمجموعة كاملة من الاتساع سبايك المستخرجة (طفرات الكشف عن استخدام أسلوب عتبة، مع المرحلة السلبية فقط، تعيين في الانحراف المعياري x 6) من الصفوف المحددة (وقت التسجيل الإجمالي 10 دقائق). ستريك المسامير أكبر بكثير في ميكرويليكتروديس داخل ميكروجروفيس (الصفوف 8-11؛ ميكروجروفيس 16)، بالمقارنة مع ميكرويليكتروديس حجرة سومال (الصفوف 1-7؛ 16 ميكرويليكتروديس النشطة). أحادي الاتجاه ANOVA، دان في اختبارات المقارنة متعددة، * * *ف < 0.0001. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

البروتوكول المعروضة هنا يوضح كيفية تجميع µEF، وتتألف من جهاز موائع جزيئية وشركة طيران الشرق الأوسط مع التصاميم الموحدة المتاحة تجارياً، وكيفية تحليل البيانات المسجلة.

عند تصميم تجربة، أن الباحثين يجب أن تراعي أنه محدود النموذجي في المختبر بالشبكة الثابتة اتفاق بيئي متعدد الأطراف، مما يحد من ترتيبات ميكروجروفي. استخدام موائع جزيئية معينة أو تصميم شركة طيران الشرق الأوسط سوف يتوقف على احتياجات تجريبية محددة، لكن بشكل عام، ينبغي أن ينطبق نفس الخطوات الإجرائية على تكوينات مختلفة µEF.

تجارب قرارا حاسما قبل الجمعية µEF ما إذا كانت تعتزم المستخدم لإعادة µEF المجتمعون في المستقبل. يمكن أن يتم العلاج بالأكسجين في البلازما على كل الأسطح السندات تساهمي أجهزة موائع جزيئية للاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف20. بيد هذا الختم غالباً ما يجعل الرقائق اتفاق بيئي متعدد الأطراف غير قابل للاستخدام لمزيد من التجارب، كما فصل الجهاز موائع جزيئية لا رجعة فيه أضرار في طبقة التخميل. للتحايل على هذه المشكلة، تميل المجموعات البحثية لإعادة µEF المركبة، على الرغم من العيوب المحتملة (مثل الحطام من تجارب سابقة). تتابع باهتمام الخطوات المبينة في هذا البروتوكول، من تجربة لتجربة، يمكن للمرء أن بأمان إرفاق وفصل أجهزة موائع جزيئية دون الأضرار شركة طيران الشرق الأوسط.

يسمح استخدام µEF عزل مجموعة من محاور عصبية داخل ميكروجروفيس. الوقت المطلوب لعدد معقول من محاور عصبية للعبور ميكروجروفيس ستعتمد اعتماداً كبيرا على الخلية البذر الداخلي، هي الخلية المبذورة الكثافة. استخدام الكثافة المحددة في هذا البروتوكول، استخدام الخلايا العصبية للصليب ميكروجروفي كلها ضمن 3 إلى 5 DIV.

اعتماداً على البيئة الثقافة (أي، حاضنة ومستوى الرطوبة)، قد يلزم ليحل محل وسائل الإعلام كل 2 إلى 3 أيام للثقافة. عند تجديد وسائل الإعلام، قم بإزالة الوسائط من آبار µEF مع الحفاظ على وسائل الإعلام داخل القنوات الرئيسية. ثم، بلطف إضافة الوسائط إلى الآبار µEF السماح لها بالتدفق ببطء عبر القنوات الرئيسية قبل ملء الآبار مع حجم الوسائط النهائية. وفي أعقاب هذه التوصيات، ونحن قادرة على الحفاظ على هذه الثقافات في ظروف صحية لمدة شهر واحد على الأقل.

مزايا رئيسية لهذا المنهاج هو القدرة على عزل وقياس وتتبع إشارات محواري. وبالرغم من تسجيل µEF بسيطة، مرهقة للتعامل مع كمية كبيرة من البيانات التي يمكن إنشاؤها ويتطلب معرفة جيدة لتحليل البيانات. تحليل البرمجيات المستخدمة هنا، µSpikeHunter21، متقدمة ذات بديهية أداة الحاسوبية، التي تسمح للتقدير الكمي مفصلة لعدة تدابير (مثلاً، نشر الأحداث، وسرعة انتشار إلخ) في خطوات قليلة. على الرغم من أن تحليل البيانات ليس التركيز في هذا البروتوكول، المعلومات المقدمة هنا الفعل يسمح استخراج البيانات ذات مغزى من تسجيل µEF. ومع ذلك، من المهم أن نلاحظ أن عزلة موثوق بها محور عصبي واحد كل ميكروجروفي لا يزال متعذرا. وهكذا، الطول الموجي سبايك معقدة جداً (بسبب عدة محاور عصبية يمر ميكروجروفي) قد تنشأ وتؤثر على توقيت سبايك وإكثار سرعة العمليات الحسابية. يمكن أن يخفف هذا القيد باستخدام ميكروجروفيس ضيقة جداً (أقل من 5 ميكرومتر)13 و/أو من خلال ارتفاع فرز21من التقنيات، التي تساعد على التمييز بين مصادر مختلفة إشارة.

على الرغم من أن لا يمكن أن الخص في المختبر الثقافات تعقد الكامل في فيفو ، يمكن الجمع بينهما مع µEF النهج التي تسيطر عليها جيدا للبحث أسفل إلى أعلى. نأمل أن هذا البروتوكول سوف يساعد كلا من المبتدئين ومستخدمي شركة طيران الشرق الأوسط يتقن إنشاء نماذج جديدة وموثوق بها لدراسة الاتصالات الكهربية في الدوائر العصبية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

ومولت هذا العمل FEDER-الصناديق Fundo يوروبيو للتنمية الإقليمية من خلال المنافسة عام 2020--برنامج أوبيراسيونال للقدرة التنافسية، وتدويل (المراسلة)، البرتغال عام 2020، والبرتغالية تمول عن طريق إقليم العاصمة الاتحادية-مؤسسة الفقرة أ Ciência ه تكنولوجيا/الهنود دا Ciência، ه تكنولوجيا متفوقة إنسينو في إطار المشروع يبحث/CTM-نان/3146/2014 (برنامج التعليم بالمراسلة-01-0145-فدر-016623). وأيد خوسيه ج ماتيوس إقليم العاصمة الاتحادية (PD/BD/135491/2018). باولو أغيار أيده Ciência Programa-Programa أوبيراسيونال الصلاحية البشرية (POPH)-تعزيز العمالة العلمية والتربوية ومكتيس والبرنامج إينفيستيجادور إقليم العاصمة الاتحادية، POPH و Fundo يوروبيو الاجتماعية. كانت ملفقة أجهزة موائع جزيئية في إينيسك-مايكروسيستمز، وتكنولوجيات النانو، البرتغال، تحت إشراف جواو بيدرو كوندي وتشو فرجينيا.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
B-27 Suplement (50X) Thermo Fisher Scientific LTI17504-044
Branched poly(ethylene imine) (PEI), 25 kDa Sigma-Aldrich 408727 Purify branched PEI by dialysis using a 2.5 kDa cut-off membrane for 3 days at 4°C against a 5 mM HCl solution (renewed daily). Freeze-dry the purified PEI.
Cell strainer (40 µm)  Falcon 352340
Conical microtubes (1.5 ml) VWR 211-0015
Disposable diaper, 60x40 cm Bastos Viegas SA 455-019
Forceps Dumont #5, straight Fine Science Tools 91150-20
Forceps Dumont #5/45 Fine Science Tools 11251-35
Forceps Dumont #7, curved Fine Science Tools 91197-00
Heat Inactivated Fetal Bovine Serum Premium Biowest S181BH-500ML
Laminin from Engelbreth-Holm-Swarm  Sigma-Aldrich L2020-1MG Prepare laminin stock solution at 1 mg/mL by dissolving the powder in the respective volume of non-supplemented medium. Store laminin solution at -20 °C in small aliquots (20 µL) to avoid repeated freeze/thaw cycles.
L-Glutamine 200mM  Thermo Fisher Scientific LTID25030-024
Neubauer improved counting chamber (hemocytometer) Marienfeld 630010
Neurobasal Medium (1X) Thermo Fisher Scientific 21103-049 Basal medium used for neuronal cultures
PDMS microfluidic devices  not applicable not applicable Composed of two cell seeding compartments interconnected by 20 microgrooves with 450 μm length × 10 μm height × 14 μm width dimensions and separated by 86 µm (total interspace of 100 μm).
Penicillin-streptomycin (P/S) solution (100X) Biowest L0022-100
PES syringe filter unit (Ø 30 mm), 0.22 µm  Frilabo 1730012
Polypropylene conical tubes, 15 ml Thermo Fisher Scientific 07-200-886
Polypropylene conical tubes, 50 ml Thermo Fisher Scientific 05-539-13
Polystyrene disposabel serological pipets, 10 ml  Thermo Fisher Scientific 1367811D
Polystyrene disposabel serological pipets, 5 ml  Thermo Fisher Scientific 1367811D
Standard Regenerated cellulose membrane (2 kDa)   Spectrum labs 132107
Standard surgical scissor Fine Science Tools 91401-14
Substrate-integrated planar MEAs (256 microelectrodes) Multi Channel Systems 256MEA100/30iR-ITO 252 titanium nitride (TiN) recording electrodes and 4 internal reference electrodes organized in a 16 by 16 square grid. Each recording electrode is 30 µm in diameter and interspaced by 100 µm.
Syringe luer-lock tip, 10 ml  Terumo Europe 5100-X00V0
Syringe luer-lock tip, 50 ml  Terumo Europe 8300006682
Terg-A-Zyme Sigma-Aldrich Z273287  Enzyme-active powdered detergent used for MEAs cleaning
Tissue culture plates, 35 mm  StemCell Technologies 27150
Tissue culture plates, 90 mm Frilabo 900095
Trypan Blue solution (0.4%)  Sigma-Aldrich T8154
Trypsin (1:250) Thermo Fisher Scientific 27250018
Vinyl tape 471 3M B40071909

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Scanziani, M., Hausser, M. Electrophysiology in the age of light. Nature. 461 (7266), 930-939 (2009).
  2. Nam, Y., Wheeler, B. C. In vitro microelectrode array technology and neural recordings. Critical Reviews in Biomedical Engineering. 39 (1), 45-61 (2011).
  3. Obien, M. E., Deligkaris, K., Bullmann, T., Bakkum, D. J., Frey, U. Revealing neuronal function through microelectrode array recordings. Frontiers in Neuroscience. 8, 423 (2014).
  4. Blau, A. Cell adhesion promotion strategies for signal transduction enhancement in microelectrode array in vitro electrophysiology: An introductory overview and critical discussion. Current Opinion in Colloid & Interface Science. 18 (5), 481-492 (2013).
  5. Jones, I. L., et al. The potential of microelectrode arrays and microelectronics for biomedical research and diagnostics. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 399 (7), 2313-2329 (2011).
  6. Bakkum, D. J., et al. Tracking axonal action potential propagation on a high-density microelectrode array across hundreds of sites. Nature Communications. 4, 2181 (2013).
  7. Claverol-Tinture, E., Cabestany, J., Rosell, X. Multisite recording of extracellular potentials produced by microchannel-confined neurons in vitro. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 54 (2), 331-335 (2007).
  8. Fitzgerald, J. J., Lacour, S. P., McMahon, S. B., Fawcett, J. W. Microchannels as axonal amplifiers. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 55 (3), 1136-1146 (2008).
  9. Dworak, B. J., Wheeler, B. C. Novel MEA platform with PDMS microtunnels enables the detection of action potential propagation from isolated axons in culture. Lab on a Chip. 9 (3), 404-410 (2009).
  10. Morin, F., et al. Constraining the connectivity of neuronal networks cultured on microelectrode arrays with microfluidic techniques: a step towards neuron-based functional chips. Biosensors and Bioelectronics. 21 (7), 1093-1100 (2006).
  11. Pan, L., et al. Large extracellular spikes recordable from axons in microtunnels. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 22 (3), 453-459 (2014).
  12. Lewandowska, M. K., Bakkum, D. J., Rompani, S. B., Hierlemann, A. Recording large extracellular spikes in microchannels along many axonal sites from individual neurons. PLoS One. 10 (3), e0118514 (2015).
  13. Narula, U., et al. Narrow microtunnel technology for the isolation and precise identification of axonal communication among distinct hippocampal subregion networks. PLoS One. 12 (5), e0176868 (2017).
  14. Forro, C., et al. Modular microstructure design to build neuronal networks of defined functional connectivity. Biosensors and Bioelectronics. 122, 75-87 (2018).
  15. Frega, M., et al. Rapid Neuronal Differentiation of Induced Pluripotent Stem Cells for Measuring Network Activity on Micro-electrode Arrays. Journal of Visualized Experiments. (119), (2017).
  16. Tukker, A. M., Wijnolts, F. M. J., de Groot, A., Westerink, R. H. S. Human iPSC-derived neuronal models for in vitro neurotoxicity assessment. Neurotoxicology. 67, 215-225 (2018).
  17. Hales, C. M., Rolston, J. D., Potter, S. M. How to culture, record and stimulate neuronal networks on micro-electrode arrays (MEAs). Journal of Visualized Experiments. (39), (2010).
  18. van Pelt, J., Wolters, P. S., Corner, M. A., Rutten, W. L., Ramakers, G. J. Long-term characterization of firing dynamics of spontaneous bursts in cultured neural networks. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 51 (11), 2051-2062 (2004).
  19. Wagenaar, D. A., Pine, J., Potter, S. M. An extremely rich repertoire of bursting patterns during the development of cortical cultures. BMC Neuroscience. 7, 11 (2006).
  20. Bhattacharya, S., Datta, A., Berg, J. M., Gangopadhyay, S. Studies on surface wettability of poly(dimethyl) siloxane (PDMS) and glass under oxygen-plasma treatment and correlation with bond strength. Journal of Microelectromechanical Systems. 14 (3), 590-597 (2005).
  21. Heiney, K., et al. μSpikeHunter: An advanced computational tool for the analysis of neuronal communication and action potential propagation in microfluidic platforms. , (2018).

Tags

الهندسة الحيوية، 142 قضية، صفائف ميكرويليكترودي، الجهاز موائع جزيئية، الدوائر العصبية، سرعة نشر إمكانات العمل، الاتصالات العصبية، والتسجيلات خارج الخلية، تحليل البيانات الكهربية، ونقل المعلومات، أداة الحاسوبية، ثقافة العصبية، ونشاط الخلايا العصبية
ميكروفلويديكس التواصل مع صفائف ميكروليكترودي لدراسة الاتصالات العصبية ونشر إشارة محواري
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lopes, C. D. F., Mateus, J. C.,More

Lopes, C. D. F., Mateus, J. C., Aguiar, P. Interfacing Microfluidics with Microelectrode Arrays for Studying Neuronal Communication and Axonal Signal Propagation. J. Vis. Exp. (142), e58878, doi:10.3791/58878 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter