Neuromodulação induzida por ultrassom usando um sistema de matriz de microeletrodos

Comece com uma matriz de microeletrodos ou sistema MEA contendo uma placa MEA de vários poços coberta com parafilme e um transdutor de ultrassom focalizado acima dela.

Um dos poços MEA contém meios com neurônios humanos derivados de iPSC sobre microeletrodos embutidos, onde os neurônios se comunicam entre si por meio de sinais elétricos.

Configure o transdutor para a emissão de ondas de ultrassom.

Aplique gel de acoplamento desgaseificado no parafilme e abaixe o transdutor para estabelecer contato com o gel sem bolhas de ar para uma transmissão eficiente de ultrassom.

Em seguida, o sistema MEA registra os sinais elétricos dos neurônios por meio dos microeletrodos para obter uma atividade neuronal basal.

Usando o transdutor, aplique ondas contínuas de ultrassom de alta frequência, que passam pelo gel de acoplamento e parafilme e atingem os neurônios.

As ondas de ultrassom excitam os neurônios e modulam sua atividade elétrica. Grave novamente este sinal elétrico.

Um aumento na atividade neuronal após o tratamento com ultrassom, em comparação com o pré-tratamento, confirma o sucesso da neuromodulação.

Para começar, aspire o meio de cultura para preencher um único poço em uma placa de cultura de neurônios de 24 poços com matrizes de microeletrodos incorporados ou MEA. Depois de preparar trezentos mililitros de água desgaseificada e deionizada, encha-a cuidadosamente no ultrassom focalizado ou no cone do transdutor FUS. Usando uma haste rosqueada personalizada, prenda o suporte impresso em 3D a uma moldura. Posicione a estrutura de forma que a cabeça do transdutor FUS fique sobre o poço que será estimulado. Use um elástico para prender o parafilme sobre o poço na placa MEA de 24 poços contendo o meio e as células-tronco pluripotentes induzidas por humanos ou hIPSCs.

Defina os parâmetros FUS na saída de energia do transdutor ou no painel de controle TPO. Os valores dos vários parâmetros são mencionados na tela. Em seguida, aplique o gel de acoplamento em cima do parafilme sobre o poço e abaixe o transdutor FUS no gel de acoplamento, garantindo o contato com o gel com bolhas de ar mínimas. Inicie a sonicação FUS pressionando o botão inferior direito no TPO e aguarde pelo menos cinco minutos entre cada rodada de sonicação para permitir que os neurônios retornem ao estado basal.

Se a conexão for apropriada, o pulso de disparo gerado pelo sistema FUS alinhará automaticamente a sequência de estimulação FUS com o registro MEA. Analise o sinal lendo o tempo de sonicação do FUS com os dados de transferência com base na mudança na taxa de disparo associada ao FUS.