Нейромодуляция, индуцированная ультразвуком с использованием системы микроэлектродных матриц

Начните с микроэлектродной матрицы или системы MEA, содержащей покрытую парапленкой многолуночную MEA пластину и сфокусированный ультразвуковой преобразователь над ней.

Одна из лунок MEA содержит среду с нейронами, полученными из iPSC человека, поверх встроенных микроэлектродов, где нейроны общаются друг с другом с помощью электрических сигналов.

Настройте преобразователь для излучения ультразвуковых волн.

Нанесите дегазированный соединительный гель на парапленку и опустите датчик, чтобы установить контакт с гелем без пузырьков воздуха для эффективной передачи ультразвука.

Затем система MEA записывает электрические сигналы от нейронов через микроэлектроды для получения базовой нейронной активности.

С помощью преобразователя подавайте непрерывные высокочастотные ультразвуковые волны, которые проходят через соединительный гель и парапленку и достигают нейронов.

Ультразвуковые волны возбуждают нейроны и модулируют их электрическую активность. Перезапишите этот электрический сигнал.

Повышение активности нейронов после ультразвукового лечения, по сравнению с предварительным лечением, подтверждает успешную нейромодуляцию.

Для начала аспирируйте питательную среду так, чтобы она заполнила одну лунку в 24-луночном планшете для культивирования нейронов со встроенными микроэлектродными матрицами или MEA. Приготовив триста миллилитров дегазированной и деионизированной воды, аккуратно залейте ее в конус сфокусированного ультразвука или преобразователя FUS. С помощью специального резьбового стержня закрепите напечатанный на 3D-принтере держатель на раме. Расположите раму таким образом, чтобы головка преобразователя FUS находилась над лункой, которая будет стимулироваться. С помощью резиновой ленты закрепите парапленку над лункой на 24-луночном планшете MEA, содержащем среду и индуцированные человеком плюрипотентные стволовые клетки или hIPSC.

Установите параметры FUS на выходе мощности преобразователя или на панели управления TPO. Значения различных параметров отображаются на экране. Далее нанесите соединительный гель поверх парапленки над лункой, и опустите датчик FUS в соединительный гель, обеспечив контакт с гелем с минимальным количеством пузырьков воздуха. Запустите ультразвуковую обработку FUS, нажав правую нижнюю кнопку на TPO, и подождите не менее пяти минут между каждым раундом ультразвуковой обработки, чтобы позволить нейронам вернуться в исходное состояние.

Если подключение подходящее, импульс запуска, сгенерированный системой FUS, автоматически выровняет последовательность стимуляции FUS с записью MEA. Анализируйте сигнал путем считывания времени ультразвуковой обработки FUS с данными передачи на основе изменения скорости срабатывания, связанной с FUS.