$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Spontan retina dalgaları, görme başlangıcından önce gelişmekte olan retinada gözlenen periyodik ilişkili aktivite patlamalarıdır. Farelerde, retina dalgalarını başlatan ve yayan devreler, gelişim sırasında hızla değişir, embriyonik olarak başlar ve göz açılışında sona erer (doğum sonrası 14). Retina devreleri geliştikçe, retina dalgalarının uzay-zamansal özellikleri önemli ölçüde değişir 2,3. Birkaç çalışma, bu spesifik uzay-zamansal özelliklerin görsel sistemin gelişimini yönlendirdiğini desteklemektedir: gözler arasındaki asenkron aktivite, göze özgü ayrışmayı4 talimat verir, dalga alanı boyutu, binoküler beyin bölgelerindeki retinotopik aksonların rafine edilmesini talimat verir 5,6 ve dalgaların yayılma yönü, superior colliculus3'teki yön seçicilik devrelerine talimat vermek için dahil edilmiştir. Nöral devrelerin ötesinde, retina dalgaları kan damar sisteminingeçirgenliğinin gelişmesinden sorumludur 7. Ek olarak, evre II retina dalgalarının alıcı alan alanlarının büyümesini kontrol ettiği ve retinal ganglion hücrelerinde (RGC'ler) stabilize ettiği keşfedilmiştir8. Kritik olarak, gelişim sırasındaki anormal retina dalgaları çeşitli nörogelişimsel bozuklukların temeli olabilir ve aslında, konjenital nistagmus3'ün bir fare modelinde retina dalgaları anormaldir. Erken görme sistemi gelişimindeki kritik rolleri ve hastalık üzerindeki etkileri göz önüne alındığında, herhangi bir yaşta ve herhangi bir hayvan modelinde retinal dalgaların uzay-zamansal dinamiklerini kaydetmeye ihtiyaç vardır.
Retina dalgalarını incelemek için çeşitli yöntemler ortaya çıkmıştır. Hem tek hücreli elektrofizyoloji 9,10 hem de kalsiyum görüntüleme 11,12,13,14,15, devreler ve retina dalgalarının işlevi hakkında ufuk açıcı bulgulara yol açmıştır. Burada, retina dalgalarının16 erken araştırılmasından bu yana kullanılanve bir teknik 2 olarak gelişmeye devam eden bir yöntem olan çok elektrotlu dizi kayıtlarına (MEA) odaklanıyoruz. MEA'lar, yüzlerce ila binlerce RGC'den aksiyon potansiyellerinin eşzamanlı hücre dışı kaydedilmesini sağlayarak, araştırmacıların kalsiyum görüntüleme ile mümkün olana benzer şekilde dalga başlangıcını, yayılmasını ve sonlandırılmasını izlemelerine olanak tanır. MEA'lar, RGC'lerden gelen aksiyon potansiyelini doğrudan kaydettiğinden, MEA'lar, bir kalsiyum indikatörünün eklenmesi gibi ek bir komplikasyon olmaksızın çeşitli genetik fare modellerini veya model olmayan organizmaları incelemek için kullanılabilir. Doku ayrıca doğrudan MEA'da kültürlenebilir ve bu da çok uzun kayıt süreleri sağlar. MEA'lar ayrıca yüksek düzeyde ölçeklenebilirdir, mevcut ürünler aynı anda altı adede kadar aktif MEA'yı mümkün kılar, bu da retinaların hızlı bir şekilde değerlendirilmesini sağlayabilir ve ilaç keşfini katalize edebilir. MEA'ların belki de en büyük gücü, birçok hücreyi yüksek örnekleme hızında örnekleme yetenekleridir, bu da dünyanın dört bir yanındaki laboratuvarların hızlı bir şekilde zengin veri kümeleri elde etmesini sağlar, ancak son işlem konusunda uzmanlık gerektirir.
Bu protokolün birincil amacı, spontan retina dalgalarını ex vivo olarak incelemek için tek oyuklu Yüksek yoğunluklu MEA (HD-MEA) sistemi kullanarak retina dokusunun hazırlanması ve elektrofizyolojik kayıtların gerçekleştirilmesi için ayrıntılı ve tekrarlanabilir bir protokol sağlamaktır. Bu yöntem, yüksek verimli ve uzun süreli veri toplamayı sağlayarak onu çok çeşitli gelişimsel ve hastalıkla ilgili çalışmalar için uygun hale getirir. Aynı anda >1.000 elektrot bölgesine izin veren yeni gelişmiş CMOS tabanlı HD-MEA sistemi, geleneksel elektrofizyolojik yaklaşımlara göre çeşitli avantajlar sunar. Yüksek yoğunluklu elektrot dizisi (26.400 elektrot), 1.012 RGC'ye kadar hassas, eşzamanlı hücre dışı kayıtlara olanak tanıyarak ince ölçekli uzamsal aktivite modellerini yakalar. Tek kuyulu tasarım, tek tip kayıt koşulları sağlar17. Ek olarak, bu sistem birkaç saat süren uzun süreli kayıtlara izin vererek, önemli bir sinyal bozulması olmadan çeşitli fizyolojik ve farmakolojik koşullar altında dalga dinamiklerini incelemeyi mümkün kılar18. Bu çalışma, bir protokol sağlayarak, HD-MEA teknolojisini sinirbilim, oftalmoloji ve görme bilimi alanındaki daha geniş bir araştırmacı kitlesi için erişilebilir hale getirmeyi amaçlamaktadır. Bu yöntem, retina dalgalarının incelenmesinde ileriye doğru atılmış önemli bir adımı temsil eder ve erken görme sistemi gelişimini, hastalık mekanizmalarını ve potansiyel terapötik müdahaleleri incelemek için yeni yollar sunar.