Inzicht in de neurale geleiding of voortplanting van neurale signalen is cruciaal voor het bepalen van het mechanisme van neuronale communicatie in zowel de normale functie en pathologie hersenen 1-3. De hippocampus is een van de meest uitgebreid bestudeerde structuren in de hersenen omdat speelt fundamentele rol in diverse hersenfuncties zoals geheugen en ruimtelijk volgen en is betrokken bij verscheidene pathologische veranderingen dramatisch effect functie en 1,6. Hoewel, de hippocampus vertoont een complexe organisatie, kunnen de verschillende elementen van de structuur gemakkelijk worden geïdentificeerd en toegankelijk in de slice voorbereiding 4-6. In de dwarsrichting van de hippocampus, is neurale activiteit bekend voortplanten door de tri-synaptische traject dat de gyrus dentatus (DG), CA3, CA1 andsubiculum 4,5 omvatten. Er wordt aangenomen dat de synaptische transmissie en axonale geleiding spelen een belangrijke rol voor de plaatselijke communicatiein deze dwarse circuit 4,6. Echter, vermeerdering van neurale signaal vindt plaats in zowel dwars- als lengterichting 4,6. Dit betekent dat de hippocampus niet volledig kan worden onderzocht door gebruik slice preparaten die de waarneming van een bepaalde voortplantingsrichting 4 beperken. De longitudinale plak werd ontwikkeld om de axonale paden langs de langsas 5 onderzoeken. Onderzoekers hebben het gedrag van specifieke gamma en theta-oscillaties waargenomen voornamelijk langs de transversale en longitudinale assen respectievelijk 6. Deze gedragingen zijn afzonderlijk onderzocht, maar toch gelijktijdige toegang tot beide richtingen is cruciaal om dit gedrag te begrijpen. Zelfs met de ontwikkeling van de intacte hippocampus preparaat, is het moeilijk om de propagatie in het gehele weefsel toezicht door de gevouwen structuur van de hippocampus 4. Ongevouwen hippocampus geeft toegang tot de verpakte neuronenin de vorm van een platte tweedimensionale cellaag 7,8.
Door het uitvouwen van de dentate gyrus (DG) (figuur 1), de hippocampus neemt een afgeplatte vorm met een rechthoekige configuratie waarin zowel transversale als longitudinale verbindingen intact met de piramidale cellaag gerangschikt in een tweedimensionale plaat die zowel CA3 en CA1 blijven, waardoor een plat stuk neuraal weefsel dat kan worden gebruikt om neurale vermeerdering onderzoeken (figuur 2) 8. Neurale activiteit kan vervolgens worden gevolgd met afzonderlijke glazen pipetten, micro-elektrode arrays, prikkelelektroden, evenals spanningsgevoelige kleurstoffen (VSD) 3,7,8. Bovendien kunnen genetisch gecodeerde voltageindicator uit transgene muizen worden gebruikt voor de vermeerdering patroon 9 te volgen.
De vlakke configuratie van het ongevouwen hippocampus netwerk geschikt voor optische registratie werkwijze, maar ook in een micro-elektrode array. Most van de commercieel beschikbare arrays worden gefabriceerd met een vlakke of low profile elektroden en kan neurale activiteit opnemen in zowel weefsel plakjes en gekweekte neuronen 10-12. De signaal-ruisverhouding (SNR) afneemt wanneer de signalen worden verkregen van een intact weefsel, aangezien de soma van de neuronen worden dieper in het weefsel bevindt. Micro-elektrode elektrode arrays met een hoge aspect ratio's zijn nodig om de SNR te verbeteren.
Daartoe heeft een indringende micro-elektrode array (PMEA) ontwikkeld in ons laboratorium, en biedt de mogelijkheid om direct sonde in het weefsel door het invoegen van 64 spikes met een diameter van 20 urn en hoogte van 200 urn in de ongevouwen hippocampus 7,13 . Deze micro-elektrode array hogere SNR vergeleken met de spanningsgevoelige kleurstof beeldvorming en de SNR blijft gedurende een experiment 7,13. De combinatie van het ongevouwen hippocampus opstellen en PMEA verschaft een nieuwe manier om te investereniGate de neurale propagatie over een tweedimensionaal vlak. Experimenten met deze techniek hebben al belangrijke resultaten over de mechanismen van neurale signaalvoortplanting in de hippocampus, waarbij neurale activiteit onafhankelijk van synaptische of elektrische synapsen 7 kunnen voortplanten opgeleverd.