Name: Direct-current stimulatie en multi-elektrode Array Registratie van Inbeslagneming-achtige activiteit in de muizen Brain Slice Voorbereiding (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-06-07T14:15:00.000+00:00
Duration: 9 min 39 s
Description: Leer direct-current stimulatie en multi-elektrode array-registratie van aanvalachtige activiteit in muizenhersenschijven. Deze methode helpt onderzoekers de effecten van stimulatie op specifieke neurale paden te evalueren.

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

We zijn dankbaar voor de technische ondersteuning van de Neural Circuit Electrophysiology Core bij Academia Sinica. Dit werk werd ondersteund door de National Science Council (102-2320-B-001-026-MY3 en 100-2311-B-001-003-MY3) en het Neuroscience Program van Academia Sinica.

Procedures die proefdieren te betrekken werden goedgekeurd door de Institutional Animal Care en Ingebruikname Comité, Academia Sinica, Taipei, Taiwan. 1. Voorbereiding Experimentele Solution en Apparatuur voor multielectrode Array Recording <ol><li> Bereid kunstmatige cerebrospinale vloeistof (aCSF; 124 mM NaCl, 4,4 mM KCI, 1 mM NaH 2 PO 3, 2 mM MgSO4, 2 mM CaCl2, 25 mM NaHCO 3 en 10 mM glucose, geborreld met 95% O2 en 5% CO 2). </li><li> Gebruik twee types van MEA probes: 6 x 10 vlakke MEA en 8 x 8 MEA. Eerstgenoemde sondekapjes de regio die de cortex, striatum en thalamus omvat. De laatste sonde heeft alleen betrekking op de corticale regio. </li><li> Gebruik een 60-kanaals versterker met een banddoorlaatfilter ligt tussen 0,1 Hz en 3 kHz bij 1200 amplificatie. Het verwerven van gegevens op een 10 kHz sampling rate. </li><li> Plaats twee AgCl-gecoat zilver draden in de MEA kamer voor DCS. Gebruik de AgClbeklede zilverdraden elektrische velden die worden gegenereerd door een geïsoleerde stimulator produceren. </li><li> Plaats een wolfraam elektrode (diameter 127 micrometer, lengte, 7,62 cm; 8 ° AC conische tip; weerstand, 5 MQ) voor de thalamus stimulatie, en plaats de referentie-elektrode in de MEA kamer. Leveren stromen de wolfraam elektrode via een geïsoleerde stimulator die wordt bestuurd door een pulsgenerator. </li></ol> 2. Brain Slice Voorbereiding <ol><li> Gebruik mannelijke C57BL / 6J muizen, 4-8 weken oud. Het huis van de dieren in een kamer met airconditioning (21-23 ° C; luchtvochtigheid van 50%; 12 uur / 12 uur licht / donker cyclus, lichten aan om 08:00) met vrije toegang tot voedsel en water. </li><li> Neem een ​​250 ml portie van de aCSF die bereid was in stap 1.1, en plaats deze in een bekerglas dat ijs bevat. Tegelijkertijd leveren continu gas dat bestaat uit 95% O2 en 5% CO2. </li><li> Chirurgie <ol><li> Verdoven het dier met 4% isofluraan in een glasbox voor ongeveer 3 minuten. Zodra het dier een chirurgische diepte van de anesthesie (aangegeven door het ontbreken van een reactie op de teen knijpen) bereikt, leg het op een ondiepe lade die is gevuld met crushed ijs, en verwijder het hoofd met een schaar. </li><li> Expose de schedel, en trim de resterende spier. Vervolgens wordt met behulp van rongeurs, afpellen van het dorsale oppervlak van de schedel van de hersenen. Knip de zijkanten van de schedel met behulp van rongeurs. Steriliseren alle chirurgische instrumenten met een 75% ethanoloplossing. </li><li> Met behulp van een spatel, snijd de olfactorische bollen en zenuwverbindingen langs het ventrale oppervlak van de hersenen, en verwijder de hersenen. Na onthoofding snel de hersenen overdragen aan een bekerglas gevuld met ijskoud geoxygeneerd aCSF. </li></ol></li><li> Bereiding van Medial Thalamus (MT) -ACC Brain Slice Let op: Bereid plakken dat het pad van het MT om ACC 13 bevatten. <ol><li> Hand-snijd de hersenen blok met twee sagittale sneden 2,0 mm lateraal van de middellijn in elk halfrondde subcorticale anatomie weergegeven. Maak dan twee schuine bezuinigingen. Maak de eerste cross-snede evenwijdig met de zichtbare fiber-darmkanaal in het striatum. </li><li> Maak de tweede doorsnede van de verbinding tussen het cerebellum en de visuele cortex naar het midden tussen de voorste en commissure optische stelsel die ventrale en parallel aan de thalamocingulate biosynthese. </li><li> Bevestig de hersenen blok naar een hoekige plaat (~ 120 °) met cyanoacrylaat lijm, en maak een snede net boven het keerpunt van de route. Vouw de plaat, plat, en lijm deze op de kamer fase van een vibratome. </li><li> Voeg mediale thalamus-ACC hersencoupes (500 urn dik) en dompel hen in ijskoud geoxygeneerd aCSF.Transfer plakken aan de opname kamer, en laten 32 ° C onder continue perfusie (12 ml / min) met geoxygeneerd aCSF gedurende 1 hr. </li></ol></li></ol> 3. Voorbereiding van de perfusie kamer voor multielectrode Array Recording <ol><li> Voorbereidingvan perfusie kamer <ol><li> Plaats een MEA probe op een multi-kanaalsysteem, en gebruikt twee verschillende polyethyleenbuizen de probe verbinden met een peristaltische pomp. Gebruik een buis naar de aCSF begeleiden in de MEA kamer en de andere buis naar de aCSF uit de kamer te begeleiden. Tenslotte continu perfuseren de bereiding met warme (29-30 ° C) geoxygeneerd aCSF (8 ml / min). </li></ol></li><li> Transfer slice hersenen om MEA. Houd de hersenen slice op de MEA met een natte wattenstaafje. Verplaats de hersenen slice zorgvuldig zodat de ACC boven de elektroden georiënteerd. </li><li> Gebruik slice anker kits en hold-downs om op de hersenen slice. Deze stap zorgt voor een goede elektrische verbinding tussen het segment en elektroden. </li></ol> 4. Het genereren van elektrische velden door DCS Opmerking: De definitie van het elektrische veld oriëntatie was gebaseerd op de richting van de axodendritic as in de ACC. De oriëntaties van dendrieten en soma compartimenten warenbevestigd met Golgi kleuring 12. <ol><li> Plaats het AgCl elektrode (gedefinieerd als de anode) proximaal van de ACC en plaats de andere elektrode (gedefinieerd als de kathode) distaal van de ACC. Noteer de veldsterkte die wordt gegenereerd door de twee oriëntaties veld (parallel en loodrecht op de ACC axodendritic vezels) Door de MEA en levert de stroom van de elektrische velden met een stimulator. </li><li> Bevestig de afstand van het AgCl elektroden (ongeveer 1,5-2 cm) en pas stroomsterkte de stimulator naar de DCS tussen 0,5 en 2 mA maken. </li></ol> 5. Elektrisch-geïnduceerde corticale Synaptic Responses Opmerking: Laten synaptische responsen in de ACC door elektrische stimulatie in de MT, waarin een programmeerbare elektrische stimulus generator produceert rechthoekige tweefasige stroompulsen. <ol><li> Herhaal Sectie 3 hierboven. </li><li> Plaats een wolfraam elektrode in de MT, en peulvruchten te verlossen van de stimulator naar de Thalamic regio van de schijfjes via bipolaire wolfraamelektroden. </li><li> Gebruik maken van verschillende stroomsterkten om de drempel dat een ACC reactie uitlokt vast te stellen. Hier, gebruik een intensiteit van ± 150 pA en duur van 200 psec, wat een 80% maximale respons in de ACC meeste segmenten opgewekt. </li><li> Beweeg de wolframelektrode langs de thalamocingulate route (van MT naar corpus callosum) in de MT-ACC slice naar de optimale respons profielen te verkrijgen. </li><li> Maak 10-20 sweeps van ACC reacties, en het gebruik van de software om automatisch het gemiddelde van alle van de ACC opgeroepen door MT stimulatie. Het resultaat iss de synaptische reacties in ACC opgewekt uit MT stimulatie door MT-ACC route. </li></ol> 6. Elektrisch-geïnduceerde inbeslagneming-achtige activiteit Opmerking: Beslag-achtige activiteit werd geïnduceerd door toepassing van 4-aminopyridine (4-AP, 250 pM) en bicuculline (5 uM). Vorige tijd-control studies toonden aan dat maximale en stabiele reacties verschenen2-3 uur na drug toepassing 14. <ol><li> Herhaal Sectie 5 hierboven. </li><li> drugs toe te voegen aan de perfusie-oplossing. Gebruik 4-AP (250 uM) en bicuculline (5 uM). Meng de drugs gelijkmatig en verder perfusie 2-3 uur. </li><li> Beslaglegging-achtige activiteit vergemakkelijken, handhaven de perfusiepomp relatief snel perfusiesnelheid (8 ml / min), die ook kan helpen voorkomen dat de opbouw van een pH gradiënt. </li><li> Plaats een wolfraam elektrode in de MT, en leveren van elektrische stimulatie (150 uA, 200 psec duur) aan ACC reactie profielen te verkrijgen. </li><li> Voeg 10-20 sweeps en het gemiddelde van de respons. </li><li> Vervang de perfusie oplossing met verse aCSF uit te spoelen de drugs. Herhaal stap 6.5. </li></ol> 7. Testen Effect van DCS op Opgeroepen corticale Responses <ol><li> Herhaal de punten 3 en 4. Zorg ervoor dat uniforme elektrische velden worden opgewekt door het passeren van stromen tussen twee parallelle AgCl-gecoat zilver draden die in de M zijn geplaatstEA kamer. Als er geen problemen, de DCS blijft tussen de 0,5 en 2 mA. </li><li> Schakel de DCS, en plaats een wolfraam elektrode naar de thalamus te stimuleren (± 150 uA, 200 psec duur). Om maximale synaptische reacties in de ACC te verkrijgen, maken 10-20 veegt en het gemiddelde van de reacties. </li><li> Tegelijkertijd zet de DCS (2 mV / mm DCS sterkte) en thalamus stimulatie (350 uA, 200 psec duur). Evalueer de veranderingen van de amplitude van de thalamus stimulatie opgewekte ACC respons tijdens DCS. </li><li> Schakel de DCS en voeg 4-AP (250 uM) en bicuculline (5 uM) aan de perfusievloeistof. Wacht dan 2-3 uur. Als de drugs van invloed op de hersenen slice, de slice produceert corticale beslag reacties. </li><li> Maak 10-20 sweeps van ACC reacties, en meet vervolgens de amplitude en de duur van de elektrische opgeroepen corticale beslag reacties. </li><li> Na stap 7.5, tegelijkertijd zet de DCS (2 mV / mm DCS sterkte) en thalamus stimulatie (150 uA, 200 duratiop usec). Evalueer veranderingen in de amplitude en duur van corticale opgewekte responsen in beslag DCS toepassing. </li><li> Vervang de perfusie oplossing met verse aCSF uit te spoelen de drugs, en herhaal de stappen 7.2 en 7.3. </li><li> Verzamel alle van de registratie van de gegevens, en de groep van de gegevens in de verschillende experimentele omstandigheden. Evalueer de amplitude en duur van corticale beslag gedrag onder verschillende experimentele omstandigheden. </li></ol> 8. Data Analysis <ol><li> Gebruik software (bijv MC Rack software) om automatisch het gemiddelde van de opgenomen reacties, en de uitvoer van de ruwe data naar een spreadsheet. Analyseer de amplitude en duur van de ruwe gegevens en het genereren van kleur cijfers. </li><li> Om oscillerende inbeslagneming gebeurtenissen op te sporen, te gebruiken software om de basiswaarde en standaarddeviaties (SD) te meten. Set 3 SD van het geluidsniveau als de drempel. Amplituden van de pieken in een oscillatie geval deze drempel overschrijden automatisch detecterened. </li><li> Voer de statistische analyse met Student&#39;s t-test. </li><li> Express metingen en one-way variantie-analyse (ANOVA) resulteert in de tekst als gemiddelde ± SE, met n met vermelding van het aantal schijfjes bestudeerde 12. </li></ol>

<ol><li>Schiller, Y., Najjar, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantifying+the+response+to+antiepileptic+drugs%3A+effect+of+past+treatment+history%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">Quantifying the response to antiepileptic drugs: effect of past treatment history.</a> Neurology. 70 (1), 54-65 (2008).</li>
<li>Fregni, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+controlled+clinical+trial+of+cathodal+DC+polarization+in+patients+with+refractory+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">A controlled clinical trial of cathodal DC polarization in patients with refractory epilepsy.</a> Epilepsia. 47 (2), 335-342 (2006).</li>
<li>Auvichayapat, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+direct+current+stimulation+for+treatment+of+refractory+childhood+focal+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">Transcranial direct current stimulation for treatment of refractory childhood focal epilepsy.</a> Brain Stimul. 6 (4), 696-700 (2013).</li>
<li>Chung, M. G., Lo, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+brain+stimulation%3A+the+potential+for+use+in+the+rehabilitation+of+pediatric+acquired+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Phys+Med+Rehabil%22%5BJournal%5D)">Noninvasive brain stimulation: the potential for use in the rehabilitation of pediatric acquired brain injury.</a> Arch Phys Med Rehabil. 96 (4 Suppl), S129-S137 (2015).</li>
<li>Del Felice, A., Magalini, A., Masiero, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Slow-oscillatory+Transcranial+Direct+Current+Stimulation+Modulates+Memory+in+Temporal+Lobe+Epilepsy+by+Altering+Sleep+Spindle+Generators%3A+A+Possible+Rehabilitation+Tool%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">Slow-oscillatory Transcranial Direct Current Stimulation Modulates Memory in Temporal Lobe Epilepsy by Altering Sleep Spindle Generators: A Possible Rehabilitation Tool.</a> Brain Stimul. 8 (3), 567-573 (2015).</li>
<li>Garnett, E. O., Malyutina, S., Datta, A., den Ouden, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+Use+of+the+Terms+Anodal+and+Cathodal+in+High-Definition+Transcranial+Direct+Current+Stimulation%3A+A+Technical+Note%5BTitle%5D)+AND+%22Neuromodulation%22%5BJournal%5D)">On the Use of the Terms Anodal and Cathodal in High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation: A Technical Note.</a> Neuromodulation. , (2015).</li>
<li>Biraben, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fear+as+the+main+feature+of+epileptic+seizures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurol.+Neurosurg.+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Fear as the main feature of epileptic seizures.</a> J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 70 (2), 186-191 (2001).</li>
<li>Zaatreh, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frontal+lobe+tumoral+epilepsy%3A+clinical%2C+neurophysiologic+features+and+predictors+of+surgical+outcome%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">Frontal lobe tumoral epilepsy: clinical, neurophysiologic features and predictors of surgical outcome.</a> Epilepsia. 43 (7), 727-733 (2002).</li>
<li>Karim, A. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+truth+about+lying%3A+inhibition+of+the+anterior+prefrontal+cortex+improves+deceptive+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb.+Cortex%22%5BJournal%5D)">The truth about lying: inhibition of the anterior prefrontal cortex improves deceptive behavior.</a> Cereb. Cortex. 20 (1), 205-213 (2010).</li>
<li>Keeser, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prefrontal+transcranial+direct+current+stimulation+changes+connectivity+of+resting-state+networks+during+fMRI%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Prefrontal transcranial direct current stimulation changes connectivity of resting-state networks during fMRI.</a> J. Neurosci. 31 (43), 15284-15293 (2011).</li>
<li>Nelson, J. T., McKinley, R. A., Golob, E. J., Warm, J. S., Parasuraman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancing+vigilance+in+operators+with+prefrontal+cortex+transcranial+direct+current+stimulation+%28tDCS%29%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Enhancing vigilance in operators with prefrontal cortex transcranial direct current stimulation (tDCS).</a> Neuroimage. 85 (Pt 3), 909-917 (2014).</li>
<li>Chang, W. P., Lu, H. C., Shyu, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Treatment+with+direct-current+stimulation+against+cingulate+seizure-like+activity+induced+by+4-aminopyridine+and+bicuculline+in+an+in+vitro+mouse+model%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Treatment with direct-current stimulation against cingulate seizure-like activity induced by 4-aminopyridine and bicuculline in an in vitro mouse model.</a> Exp. Neurol. 265, 180-192 (2015).</li>
<li>Lee, C. M., Chang, W. C., Chang, K. B., Shyu, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synaptic+organization+and+input-specific+short-term+plasticity+in+anterior+cingulate+cortical+neurons+with+intact+thalamic+inputs%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Synaptic organization and input-specific short-term plasticity in anterior cingulate cortical neurons with intact thalamic inputs.</a> Eur. J. Neurosci. 25 (9), 2847-2861 (2007).</li>
<li>Chang, W. P., Shyu, B. C. Involvement of the thalamocingulate pathway in the regulation of cortical seizure activity. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aChang%2C+WP+%22Recent+Research+Developments+in+Neuroscience%22">Recent Research Developments in Neuroscience</a>. Pandalai, S. G. 4, Research Signpost. Kerala. 1-27 (2013).</li>
<li>Brummer, S. B., Turner, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+considerations+for+safe+electrical+stimulation+of+the+nervous+system+with+platinum+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Electrochemical considerations for safe electrical stimulation of the nervous system with platinum electrodes.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 24 (1), 59-63 (1977).</li>
<li>Durand, D. M., Bikson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Suppression+and+control+of+epileptiform+activity+by+electrical+stimulation%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+IEEE%22%5BJournal%5D)">Suppression and control of epileptiform activity by electrical stimulation: a review.</a> Proc. IEEE. 89 (7), 1065-1082 (2001).</li>
<li>Fritsch, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+current+stimulation+promotes+BDNF-dependent+synaptic+plasticity%3A+potential+implications+for+motor+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Direct current stimulation promotes BDNF-dependent synaptic plasticity: potential implications for motor learning.</a> Neuron. 66 (2), 198-204 (2010).</li>
</ol>

De auteurs verklaren dat ze geen concurrerende belangen hebben.

In deze studie werden de effecten van de duur en oriëntatie van DCS ACC aanvallen-achtige activiteit getest. Stabiele data in muizenhersenen plakjes verkrijgen, hoe de integriteit van de MT-ACC pathway houden en om schade te voorkomen is het belangrijk, met name de stappen waarin twee schuine sneden ventrale en dorsale verlaging van de cortex gemaakt. Bovendien kan de tijd om de hersenen slice bereiden beïnvloeden ook de activiteit van de hersenen deel, dat zo snel mogelijk naar de hersenen vers en sterk te houden moete...

Epilepsie is een veel voorkomende neurologische aandoening. Dertig procent van de patiënten met epilepsie lijdt aan medicijnresistente aanvallen1. Transcraniële directe stroom stimulatie (tDCS) biedt een niet-invasieve aanpak om netwerkactiviteiten over grote hersengebieden, zoals aanvallen, te beheersen of te veranderen. Klinische studies hebben aangetoond dat tDCS effectief is bij de behandeling van onbehandelbare aanvallen2 en zowel korte- als langetermijnonderdrukkende effecten op aanvallen kan produceren3-5. De therapeutische werkingsmechanisme van tDCS is echter nog steeds onduidelijk. Het gepresenteerde hersensnedemodel is een in vitro methode om te onderzoeken hoe het therapeutische werkingsmechanisme van tDCS de symptomen van aanval-achtige hersenactiviteiten verandert. Om de optimale effecten te bereiken, moeten specifieke stimulatieparameters, waaronder oriëntatie, veldsterkte en duur van de stimulatie, in een experimenteel model worden getest. Eerdere studies hebben aangetoond dat de oriëntatie van het elektrische veld belangrijk is om therapeutische effecten te verkrijgen6. Daarom is het testen en rangschikken van de oriëntatie van de elektroden ten opzichte van de positie van de geteste hersensnede haalbaar.
Frontaalkwab epilepsie en voorste cingulumkwab (ACC) aanvallen zijn vaak geneesmiddelresistent7,8. Sommige studies hebben de toepassing van tDCS in de cingulumkwab gerapporteerd9-11. tDCS is getoond om waakzaamheid, besluitvorming en emotie te beïnvloeden door verandering van ACC-activiteiten, en kan neuronale prikkelbaarheid en aanvalactiviteit in deze hersengebied moduleren12. Daarom kunnen onderdrukkende effecten van tDCS op ACC-aanvallen nuttig zijn voor klinische behandeling en de evaluatie van alternatieve behandelingen.
Het huidige protocol beschrijft de voorbereiding van een elektrode in de opnamekamer voor DCS van een hersensnede en het effect ervan op de registratie van aanval-achtige activiteit met een multi-elektrode array (MEA).

<table><tbody><tr><td>Verdovingsmiddel:</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Isofluraan</td><td>Halocarbon Products Corporation&nbsp;</td><td>NDC 12164-002-25</td><td>4%</td></tr><tr><td>Naam</td><td>Bedrijf</td><td>Catalogusnummer</td><td>Opmerkingen</td></tr><tr><td>aCSF (totaal:1 L):</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>D(+)-Glucose</td><td>MERCK</td><td>1.08337.1000</td><td>10 mM</td></tr><tr><td>Natriumwaterstofcarbonaat</td><td>MERCK</td><td>1.06329.0500</td><td>25 mM</td></tr><tr><td>Natriumchloride</td><td>MERCK</td><td>1.06404.1000</td><td>124 mM</td></tr><tr><td>(+)-Natrium L-ascorbaat, >=98%</td><td>SIGMA</td><td>A4034-100G</td><td>0.15 g/2 c.c</td></tr><tr><td>Magnesiumsulfaat, watervrij, ReagentPlus</td><td>SIGMA</td><td>M7506-500G</td><td>2 mM</td></tr><tr><td>Calciumchloridedihydraat</td><td>MERCK</td><td>1.02382.1000</td><td>2 mM</td></tr><tr><td>Natriumdiwaterstoffosfaatmonohydraat</td><td>MERCK</td><td>1.06346.1000</td><td>1 mM</td></tr><tr><td>Kaliumchloride</td><td>May &amp; Baker LTD Dagenham England</td><td>MS 7616</td><td>4.4 mM</td></tr><tr><td>Naam</td><td>Bedrijf</td><td>Catalogusnummer</td><td>Opmerkingen</td></tr><tr><td>Geneesmiddelen:</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>(+)-Bicuculline</td><td>TOCRIS</td><td>0130</td><td>5 &micro;M in aCSF</td></tr><tr><td>4-Aminopyridine</td><td>TOCRIS</td><td>0940</td><td>250 &micro;M in aCSF</td></tr><tr><td>Naam</td><td>Bedrijf</td><td>Catalogusnummer</td><td>Opmerkingen</td></tr><tr><td>Herfsnede-voorbereiding:</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vibratome</td><td>Vibratome</td><td>Series 1000</td><td>Bloksnijden in 500 &micro;m dikke plakken</td></tr><tr><td>Naam</td><td>Bedrijf</td><td>Catalogusnummer</td><td>Opmerkingen</td></tr><tr><td>MEA-systeem:</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Multi-elektrode-array (MEA) sondes: 6 x 10 planaire MEA</td><td>Multi Channel Systems</td><td>60MEA500/30iR-Ti-pr MEAS 6x10</td><td>elektrodediameter, 30 &micro;m; elektrodeafstand, 500 &micro;m; impedantie, 50 k&Omega; bij 200 Hz</td></tr><tr><td>Multi-elektrode-array (MEA) sondes: 8 x 8 MEA&nbsp;</td><td>Ayanda Biosystems</td><td>60MEA200/10iR-Ti-pr MEAS 8x8</td><td>piramidevormige elektrode; diameter, 40 &micro;m; tiphoogte, 50 &micro;m; elektrodeafstand, 200 &micro;m; impedantie, 1.000 k&Omega; bij 200 Hz</td></tr><tr><td>Een 60-kanaals versterker werd gebruikt met een banddoorlaatfilter ingesteld tussen 0,1 Hz en 3 KHz bij 1.200X versterking</td><td>Multi-Channel Systems</td><td>MEA-1060-BC</td><td></td></tr><tr><td>MC Rack-software met een samplefrequentie van 10 KHz</td><td>Multi-Channel Systems</td><td></td><td>Software voor gegevensverzameling en opnames</td></tr><tr><td>besturing van een pulsgenerator</td><td>Multi-Channel Systems</td><td>STG 1002</td><td></td></tr><tr><td>Snede-ankerkits en -vastzetklemmen</td><td>Warner Instruments</td><td>SHD-26H/10; WI64-0250</td><td></td></tr><tr><td>Peristaltiekpomp-minipuls3</td><td>Gilsom</td><td>MINIPULS3</td><td>perfusiesnelheid: 8 ml/min</td></tr><tr><td>Naam</td><td>Bedrijf</td><td>Catalogusnummer</td><td>Opmerkingen</td></tr><tr><td>Stimulatiesysteem:</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Geïsoleerde stimulator</td><td>A-M Systems</td><td>Model 2100</td><td>intensiteit van &plusmn;350 &mu;A, duur van 200 &mu;sec</td></tr><tr><td>Wolfraamelektrode</td><td>A-M Systems</td><td>575300</td><td>geplaatst in de thalamus</td></tr></tbody></table>

direct-current stimulatie en multi-elektrode array registratie van inbeslagneming-achtige activiteit in de muizen brain slice voorbereiding

Direct-current Stimulation and Multi-electrode Array Recording of Seizure-like Activity in Mice Brain Slice Preparation

Kathodische gepulste elektromagnetische velden (tDCS) induceert onderdrukkende effecten op de resistente aanvallen. Om effectief acties uit te voeren, de stimulatie parameters (bv, oriëntatie, veldsterkte, en duur stimulatie) nodig hebben bij muizen hersenen slice voorbereidingen worden onderzocht. Testen en regelen van de oriëntatie van de elektrode ten opzichte van de positie van de muizen hersenen slice haalbaar. De onderhavige werkwijze behoudt de thalamocingulate weg naar het effect van DCS op de anterior cingulate cortex inbeslagneming-achtige activiteiten te evalueren. De resultaten van de multikanaals matrix recordings aangegeven kathodische DCS significant af van de amplitude van de stimulatie opgewekte responsen en duur van 4-aminopyridine en bicuculline geïnduceerde aanvallen-achtige activiteit. Deze studie is ook gebleken dat de kathodische DCS toepassingen op 15 min veroorzaakt langdurige depressie in de thalamocingulate route. De huidige studie onderzoekt de effecten van DCS op thalamocingulate synaptische plasticiteit en acute inbeslagneming-achtige activiteiten. De huidige procedure kan testen de optimale stimulatie parameters zoals oriëntatie, veldsterkte en de duur stimuleren in een in vitro muismodel. Ook kan de werkwijze de effecten van DCS corticale aanvallen-achtige activiteiten zowel op cellulaire als netwerkniveau evalueren.

Voorbereiding van de Thalamocingulate Slice en MEA Recording System Setup De MT-ACC segment van muizen is een speciaal segment preparaat dat verkenning van de elektrofysiologische eigenschappen van het thalamocingulate route toelaat. Figuur 1A toont de wijze waarop de MT-ACC slice bereid. De hersenen van de muis werd snel verwijderd en bewaard in koud geoxygeneerd aCSF (Figuur 1A, a, b). Om su...

Studies hebben aangetoond dat cathodale transcraniële gelijkstroom-stimulatie onderdrukkende effecten kan hebben op geneesmiddelresistente epileptische aanvallen. In deze studie werd een in vitro experimentele opstelling bedacht waarin de gelijkstroom-stimulatie en de multi-elektrode array-registratie van aanvallen-achtige activiteit werden geëvalueerd in een herfsnede-preparaat van muizen. De parameters van de gelijkstroom-stimulatie werden geëvalueerd.

Direct-current stimulatie en multi-elektrode Array Registratie van Inbeslagneming-achtige activiteit in de muizen Brain Slice Voorbereiding

Cathodal transcranial direct-current stimulation (tDCS) induces suppressive effects on drug-resistant seizures. To perform effective actions, the ...

Het algemene doel van deze experimentele procedure is het onderzoeken van de rangschikking van elektroden in de registratiekamer voor gelijkstroomstimulatie van een hersensectie en het effect hiervan op epileptische activiteit geregistreerd met een multi-elektrode array. Dit kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen over gelijkstroomstimulatie en de met een multi-elektrode array geregistreerde epileptische activiteit in een muizenhersensectie. Een voordeel van deze techniek is dat de effecten van gelijkstroomstimulatie kunnen worden geëvalueerd in het specifieke pad van de muizenhersensectie.Hsiang Chin en Wei-Jen Chang, technici uit mijn laboratorium, zullen de procedure demonstreren. Steriliseer bij deze procedure alle chirurgische instrumenten met een 75% ethanol-oplossing vóór het experiment. Leg vervolgens de schedel van het dier bloot en trim het resterende spierweefsel weg.Pel vervolgens het dorsale oppervlak van de schedel af met behulp van rongeurs en trim de zijkanten weg. Snijd daarna met een spatel de bulbi olfactorii en de zenusverbindingen langs het ventrale oppervlak van de hersenen door voordat u deze verwijdert. Breng de hersenen snel over naar een bekerglas gevuld met ijskoud, zuurstofrijk ACSF.Om coupes voor te bereiden die het MT-ACC-pad bevatten, maakt u een sagittale snede, 2 mm lateraal van de middellijn in elke hemisfeer, om de subcorticale anatomie bloot te leggen. Maak vervolgens een schuine dwarsdoorsnede parallel aan het zichtbare vezelbaan in het striatum. Maak de tweede schuine dwarsdoorsnede vanaf de verbinding tussen het cerebellum en de visuele cortex naar het middelpunt tussen de commissura anterior en het tractus opticus, die ventraal en parallel aan het thalamus cingulate-pad liggen.Bevestig daarna het hersenblok met een cyanoacrylaatlijm aan een hoekplaat. Maak een snede net boven het omslagpunt van het traject. Vouw vervolgens de plaat uit, maak deze vlak en lijm deze op de kamertafel van een vibratoom.Snijd vervolgens de hersensecties in plakjes van 500 micrometers dikte en bewaar deze in ijskoud, zuurstofrijk ACSF. Plaats een plakje gedurende één uur in de registratiekamer bij 32 degrees Celsius met een continue perfusie van zuurstofrijk ACSF. Bevestig de plaatsing van een MEA-probe op het multichannel-systeem.Gebruik één slangetje om de ACSF in de MEA-kamer te leiden en het andere slangetje om de ACSF uit de kamer te leiden. Perfuseer het preparaat continu met warme, zuurstofrijke ACSF bij 30 °C. Breng met een vochtig wattenstaafje een hersenplakje over naar de MEA.Verplaats de hersensnijde voorzichtig om de ACC boven de elektroden te positioneren en stabiliseer de hersensnede vervolgens met een slice anchor om een goede elektrische verbinding tussen de snede en de elektroden te garanderen. Plaats daarna de anode-elektrode proximaal ten opzichte van de ACC en de kathode-elektrode distaal ten opzichte van de ACC. Registreer de veldsterkte via de twee veldoriëntaties van de MEA.Dien vervolgens de elektrische stromen toe met behulp van een stimulator. Stel de afstand tussen de twee zilverchloride-elektroden in op ongeveer 1,5 tot 2 cm en pas de stroomsterkte van de stimulator aan om de DCS tussen 0,5 en 2 milliamps te houden. Plaats bij deze procedure een wolfraamelektrode in MT en dien pulsen vanuit de stimulator toe aan de thalamische regio van het coupesectie.Gebruik vervolgens verschillende stroomsterktes om de drempelwaarde te bepalen die een ACC-respons uitlokt. Verplaats de wolfraamelektrode langs het thalamo-cingulate pad om het optimale responsprofiel te verkrijgen. Registreer 1-20 ACC-responsen en gebruik de software om automatisch alle door MT-stimulatie opgewekte ACC-responsen te middelen.Om epileptische activiteit op te wekken, voegt u 250 micromolar 48P en 5 micromolar bicuculline toe aan de perfusie-oplossing en blijft u de slice twee tot drie uur perfunderen. Houd de pomp op een relatief hoge perfusiesnelheid, wat kan helpen om de opbouw van een pH-gradiënt te voorkomen. Plaats vervolgens de wolfraamelektrode bij MT en dien elektrische stimulatie toe om een ACC-responsprofiel te verkrijgen.Registreer 10-20 sweeps en bereken het gemiddelde van de responsen. Vervang daarna de prefusie-oplossing door verse ACSF om de geneesmiddelen uit te spoelen. Zorg bij deze procedure voor de generatie van uniforme elektrische velden door stromen te laten lopen tussen twee parallelle, met zilverchloride gecoate zilverdraden die in de MEA-kamer zijn geplaatst.Indien er geen problemen zijn, moet de DCS tussen 0,5 en 2 milliampère blijven. Zet vervolgens de DCS uit en stimuleer de thalamus met een wolfraamelektrode. Om maximale synaptische responsen in de ACC te verkrijgen, worden 10-20 responsen geregistreerd om deze vervolgens te middelen.Zet vervolgens de DCS aan en stimuleer gelijktijdig de thalamus. Evalueer de amplitudeveranderingen van de door thalamische stimulatie opgewekte ACC-respons tijdens de DCS. Zet nu de DCS uit, voeg 250 micromolair 48P en 5 micromolair bicuculline toe aan de perfusie-oplossing en wacht 2-3 uur.Indien de geneesmiddelen effect hebben op de hersensectie, zou de sectie corticale epileptische responsen moeten vertonen. Verzamel vervolgens 10-20 responsen van de anterior cingulate cortex en meet de amplitude en duur van de elektrisch opgewekte corticale epileptische responsen. Zet daarna de DCS aan en stimuleer gelijktijdig de thalamus.Evalueer de veranderingen in de amplitude en duur van de opgewekte corticale epileptische reacties tijdens de toediening van DCS. Vervang daarna de perfusie-oplossing door verse ACSF om de geneesmiddelen uit te spoelen. Deze figuur toont verschillende opgewekte reacties, waaronder de door thalamische stimulatie opgewekte reacties in de ACC, door geneesmiddelen geïnduceerde epileptische activiteit, en zowel de door thalamische stimulatie als door geneesmiddelen geïnduceerde epileptische activiteit.Deze figuur toont het effect van verschillende oriëntaties bij DCS, zoals verschillende oriëntaties in het elektrisch veld, door thalamische stimulatie opgewekte responsen met DCS, en het effect van kathodale DCS op epileptische activiteit. In deze figuur is te zien dat 15 minuten kathodale DCS effectief langetermijndepressie heeft geïnduceerd en de opgewekte responsen heeft onderdrukt. De duur van de insulten was significant afgenomen na 15 minuten kathodale DCS in vergelijking met de situatie zonder toepassing van DCS.sneller; technisch gezien kan dit in vier uur worden voltooid als het correct wordt uitgevoerd. Na deze procedure kunnen andere zaken, zoals transcraniële magnetische stimulatie, worden uitgevoerd om aanvullende vragen te beantwoorden, zoals het bieden van niet-invasieve benaderingen voor het beheersen van resistente insulten. Na deze ontwikkeling maakte deze techniek de weg vrij voor onderzoekers op het gebied van niet-invasieve therapie om behandelingen voor insulten in een diermodel te verkennen.Na het bekijken van deze video zou u een goed inzicht moeten hebben in hoe stroomstimulatie kan worden gebruikt om epileptische activiteit in hersensecties te beoordelen.

direct-current-stimulation-multi-electrode-array-recording-seizure

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

This video outlines a protocol for implanting a multi-shank linear silicon probe into the mouse brain to measure local field potentials. The procedure involves securing the probe to a stereotaxic unit, positioning it accurately over the target brain region, inserting it into the brain, and securing it with dental cement. After implantation, the assembly is protected with a casing. Following recovery, the setup allows for recording local field potentials, providing insights into neuronal...

Recording Brain Electrical Activity in Behaving Mice Using Multi-Shank Linear Silicon Probes

This protocol involves using a microelectrode array (MEA) to record electrical activity in a brain slice exposed to a seizure-inducing drug. The procedure includes positioning the brain slice in an MEA recording chamber, applying electrical stimulation to induce artificial seizures, and analyzing the resulting signals.

Monitoring Seizure-Induced Neural Electrical Activity in Brain Slices Using Microelectrode Arrays

In this video, the effects of transcranial direct-current stimulation (tDCS) on brain slices containing the anterior cingulate cortex (ACC) and thalamus regions are investigated, using a multi-electrode array (MEA) to measure electric signals. By delivering electric pulses and infusing seizure-inducing drugs, the study investigates the ACC response to seizures.

Monitoring the Brain Cortex with a Multi-Electrode Array in Response to Seizure-Inducing Agents

The video demonstrates a study for assessing the impact of direct current stimulation (DCS) on epileptic seizures in mouse brain slices. The brain slices containing the connected medial thalamus (MT) and anterior cingulate cortex (ACC) regions are placed in a multielectrode array (MEA). Electrical stimuli to the MT and seizure-inducing drugs are applied to induce epileptic seizures in the ACC. DCS is then applied to assess its impact on evoked seizures.

Impact of Direct Current Stimulation on Evoked Epileptic Seizures in Mouse Brain Slices

This video demonstrates the induction of ictal events in coronal cortical slices from a transgenic mouse expressing light-activated cation channels in cortical excitatory pyramidal neurons. The slice is placed in a recording chamber, and a recording electrode is inserted into the superficial cortical layer. Upon perfusion with a seizure-inducing drug that blocks potassium channels, the neurons become hyperexcitable and generate spontaneous ictal events. To generate on-demand ictal events, a...

Generation of Spontaneous and On-Demand Ictal Events in Mouse Brain Cortical Slices

We beschrijven hier hoe je multi-electrode matrix recordings van menselijke epileptische corticale weefsel uit te voeren. Epileptische weefsel resectie, slice voorbereiding en multi-electrode matrix recordings van interictale en ictal gebeurtenissen worden gedemonstreerd in detail.

Multi-electrode array Opnamen van Human Epileptische Postoperatieve Cortical Tissue

We illustreren hoe u opnemen en elektrische modulatie van 4-aminopyridine-geïnduceerde epileptiform activiteit in knaagdier hersenen segmenten met behulp van micro-elektrode arrays. Een aangepaste opname-kamer onderhoudt weefsel levensvatbaarheid in langdurige experimentele sessies. Leven van de elektrode toewijzing en selectie van stimulerende paren worden uitgevoerd door een aangepaste grafische gebruikersinterface.

Opname en moduleren van Epileptiform activiteit in knaagdier hersenen plakjes gekoppeld aan micro-elektrode Arrays

Acute inbeslagneming modellen zijn belangrijk voor de studie van de mechanismen die ten grondslag liggen aan de epileptiform gebeurtenissen. Bovendien biedt de mogelijkheid om het genereren van epileptiform evenementen op afroep een zeer efficiënte methode om te bestuderen van de exacte volgorde van de gebeurtenissen ten grondslag liggen aan hun inleiding. Hier beschrijven we de acute 4-aminopyridine corticale inbeslagneming modellen gevestigd in muis en menselijk weefsel.

Generatie en On-Demand inleiding van Acute Ictale activiteit in knaagdier en menselijk weefsel

Het gepresenteerde protocol beschrijft het transport en de voorbereiding van resected menselijk hippocampal weefsel met het uiteindelijke doel om vitale hersenenplakjes te gebruiken als een preklinische evaluatie tool voor potentiële anti-epileptica.

Voorbereiding van acute menselijke hippocampal slices voor elektrofysiologische opnames

Hier schetsen we een protocol voor het gebruik van complementaire metaaloxide-halfgeleider high-density micro-elektrode array-systemen (CMOS-HD-MEA's) om aanvalsachtige activiteit van ex vivo hersenplakjes vast te leggen.

Hoogwaardige aanvalsachtige activiteit van acute hersenplakjes met behulp van een complementair metaaloxide-halfgeleider micro-elektrode-array-systeem met hoge dichtheid

Leer direct-current stimulatie en multi-elektrode array-registratie van aanvalachtige activiteit in muizenhersenschijven. Deze methode helpt onderzoekers de effecten van stimulatie op specifieke neurale paden te evalueren.

Direct-current stimulatie en multi-elektrode Array Registratie van Inbeslagneming-achtige activiteit in de muizen Brain Slice Voorbereiding (Video) | JoVE Journal

Direct-current stimulatie en multi-elektrode Array Registratie van Inbeslagneming-achtige activiteit in de muizen Brain Slice Voorbereiding

Meer video's verkennen