Name: Kayıt ve modülasyon Epileptiform aktivite elektrot dizilerin birleştiğinde kemirgen beyin dilimleri içinde (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-15T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 24 s
Description: Öğrenin, mikroelektrot dizileri kullanarak kemirgen beyin dilimlerinde epileptiform aktiviteyi kaydetme ve elektriksel olarak modüle etme yöntemini. Bu teknik, epilepsi tedavisinde sinir devrelerinin modülasyonunu anlamaya yardımcı olur.

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

G.P. bir Marie Skłodowska-Curie Avrupa Birliği MSCA-Eğer-2014 proje Re.B.Us, H2020 çerçeve programı kapsamında G.A. n.660689 tarafından finanse edilen biri. GUI mapMEA serbestçe ilaria.colombi@iit.it yazar için istek üzerine mevcuttur.

<ol><li>Fisher, R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operational+classification+of+seizure+types+by+the+International+League+Against+Epilepsy%3A+Position+Paper+of+the+ILAE+Commission+for+Classification+and+Terminology%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">Operational classification of seizure types by the International League Against Epilepsy: Position Paper of the ILAE Commission for Classification and Terminology.</a> Epilepsia. 58 (4), 522-530 (2017).</li>
<li>WHO. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Epilepsy+Facts+Sheet%22">Epilepsy Facts Sheet</a>. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs999/en/">http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs999/en/</a> (2017).</li>
<li>Fiest, K. M., Birbeck, G. L., Jacoby, A., Jette, N. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24652452">Stigma in epilepsy.</a> Curr Neurol Neurosci Rep. 14 (5), 444(2014).</li>
<li>Brodie, M. J., Barry, S. J., Bamagous, G. A., Norrie, J. D., Kwan, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterns+of+treatment+response+in+newly+diagnosed+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">Patterns of treatment response in newly diagnosed epilepsy.</a> Neurology. 78 (20), 1548-1554 (2012).</li>
<li>Tanriverdi, T., Poulin, N., Olivier, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Life+12+years+after+temporal+lobe+epilepsy+surgery%3A+a+long-term%2C+prospective+clinical+study%5BTitle%5D)+AND+%22Seizure%22%5BJournal%5D)">Life 12 years after temporal lobe epilepsy surgery: a long-term, prospective clinical study.</a> Seizure. 17 (4), 339-349 (2008).</li>
<li>Dingledine, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDingledine%2C+R+%22Brain+slices%22">Brain slices</a>. , Plenum Press. (1984).</li>
<li>Avoli, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Network+and+pharmacological+mechanisms+leading+to+epileptiform+synchronization+in+the+limbic+system+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Prog+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Network and pharmacological mechanisms leading to epileptiform synchronization in the limbic system in vitro.</a> Prog Neurobiol. 68 (3), 167-207 (2002).</li>
<li>Rutecki, P. A., Lebeda, F. J., Johnston, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epileptiform+activity+induced+by+changes+in+extracellular+potassium+in+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Epileptiform activity induced by changes in extracellular potassium in hippocampus.</a> J Neurophysiol. 54 (5), 1363-1374 (1985).</li>
<li>Mody, I., Lambert, J. D., Heinemann, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low+extracellular+magnesium+induces+epileptiform+activity+and+spreading+depression+in+rat+hippocampal+slices%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Low extracellular magnesium induces epileptiform activity and spreading depression in rat hippocampal slices.</a> J Neurophysiol. 57 (3), 869-888 (1987).</li>
<li>Huberfeld, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Glutamatergic+pre-ictal+discharges+emerge+at+the+transition+to+seizure+in+human+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Glutamatergic pre-ictal discharges emerge at the transition to seizure in human epilepsy.</a> Nat Neurosci. 14 (5), 627-634 (2011).</li>
<li>Pitkanen, A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPitkanen%2C+A+%22Models+of+seizures+and+epilepsy%22">Models of seizures and epilepsy</a>. , (2017).</li>
<li>Rutecki, P. A., Lebeda, F. J., Johnston, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((4-Aminopyridine+produces+epileptiform+activity+in+hippocampus+and+enhances+synaptic+excitation+and+inhibition%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">4-Aminopyridine produces epileptiform activity in hippocampus and enhances synaptic excitation and inhibition.</a> J Neurophysiol. 57 (6), 1911-1924 (1987).</li>
<li>Gross, G. W., Rieske, E., Kreutzberg, G. W., Meyer, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+fixed-array+multi-microelectrode+system+designed+for+long-term+monitoring+of+extracellular+single+unit+neuronal+activity+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Lett%22%5BJournal%5D)">A new fixed-array multi-microelectrode system designed for long-term monitoring of extracellular single unit neuronal activity in vitro.</a> Neurosci Lett. 6 (2-3), 101-105 (1977).</li>
<li>Pine, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recording+action+potentials+from+cultured+neurons+with+extracellular+microcircuit+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Recording action potentials from cultured neurons with extracellular microcircuit electrodes.</a> J Neurosci Methods. 2 (1), 19-31 (1980).</li>
<li>Reinartz, S., Biro, I., Gal, A., Giugliano, M., Marom, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synaptic+dynamics+contribute+to+long-term+single+neuron+response+fluctuations%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neural+Circuits%22%5BJournal%5D)">Synaptic dynamics contribute to long-term single neuron response fluctuations.</a> Front Neural Circuits. 8, 71(2014).</li>
<li>Dossi, E., Blauwblomme, T., Nabbout, R., Huberfeld, G., Rouach, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-electrode+array+recordings+of+human+epileptic+postoperative+cortical+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Multi-electrode array recordings of human epileptic postoperative cortical tissue.</a> J Vis Exp. (92), (2014).</li>
<li>Boido, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortico-hippocampal+hyperexcitability+in+synapsin+I%2FII%2FIII+knockout+mice%3A+age-dependency+and+response+to+the+antiepileptic+drug+levetiracetam%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Cortico-hippocampal hyperexcitability in synapsin I/II/III knockout mice: age-dependency and response to the antiepileptic drug levetiracetam.</a> Neuroscience. 171 (1), 268-283 (2010).</li>
<li>Gonzalez-Sulser, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+4-aminopyridine+in+vitro+epilepsy+model+analyzed+with+a+perforated+multi-electrode+array%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">The 4-aminopyridine in vitro epilepsy model analyzed with a perforated multi-electrode array.</a> Neuropharmacology. 60 (7-8), 1142-1153 (2011).</li>
<li>Hajos, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Maintaining+network+activity+in+submerged+hippocampal+slices%3A+importance+of+oxygen+supply%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Maintaining network activity in submerged hippocampal slices: importance of oxygen supply.</a> Eur J Neurosci. 29 (2), 319-327 (2009).</li>
<li>Ivanov, A., Zilberter, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Critical+state+of+energy+metabolism+in+brain+slices%3A+the+principal+role+of+oxygen+delivery+and+energy+substrates+in+shaping+neuronal+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neuroenergetics%22%5BJournal%5D)">Critical state of energy metabolism in brain slices: the principal role of oxygen delivery and energy substrates in shaping neuronal activity.</a> Front Neuroenergetics. 3, 9(2011).</li>
<li>MultichannelSystems. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Manual+PH01%22">Manual PH01</a>. , Available from:
 <a target="_blank" href="https://www.multichannelsystems.com/sites/multichannelsystems.com/files/documents/manuals/PH01_Manual.pdf">https://www.multichannelsystems.com/sites/multichannelsystems.com/files/documents/manuals/PH01_Manual.pdf</a> (2018).</li>
<li>Zhang, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Propagation+of+epileptiform+activity+can+be+independent+of+synaptic+transmission%2C+gap+junctions%2C+or+diffusion+and+is+consistent+with+electrical+field+transmission%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Propagation of epileptiform activity can be independent of synaptic transmission, gap junctions, or diffusion and is consistent with electrical field transmission.</a> J Neurosci. 34 (4), 1409-1419 (2014).</li>
<li>Panuccio, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+ictogenesis+and+parahippocampal+networks+in+a+rodent+model+of+temporal+lobe+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol+Dis%22%5BJournal%5D)">In vitro ictogenesis and parahippocampal networks in a rodent model of temporal lobe epilepsy.</a> Neurobiol Dis. 39 (3), 372-380 (2010).</li>
<li>Barbarosie, M., Avoli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CA3-driven+hippocampal-entorhinal+loop+controls+rather+than+sustains+in+vitro+limbic+seizures%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">CA3-driven hippocampal-entorhinal loop controls rather than sustains in vitro limbic seizures.</a> J Neurosci. 17 (23), 9308-9314 (1997).</li>
<li>Panuccio, G., Guez, A., Vincent, R., Avoli, M., Pineau, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptive+control+of+epileptiform+excitability+in+an+in+vitro+model+of+limbic+seizures%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Neurol%22%5BJournal%5D)">Adaptive control of epileptiform excitability in an in vitro model of limbic seizures.</a> Exp Neurol. 241, 179-183 (2013).</li>
<li>Benini, R., Avoli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rat+subicular+networks+gate+hippocampal+output+activity+in+an+in+vitro+model+of+limbic+seizures%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Rat subicular networks gate hippocampal output activity in an in vitro model of limbic seizures.</a> J Physiol. 566 (Pt 3), 885-900 (2005).</li>
<li>D'Arcangelo, G., Panuccio, G., Tancredi, V., Avoli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repetitive+low-frequency+stimulation+reduces+epileptiform+synchronization+in+limbic+neuronal+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol+Dis%22%5BJournal%5D)">Repetitive low-frequency stimulation reduces epileptiform synchronization in limbic neuronal networks.</a> Neurobiol Dis. 19 (1-2), 119-128 (2005).</li>
<li>Steidl, E. M., Neveu, E., Bertrand, D., Buisson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+adult+rat+hippocampal+slice+revisited+with+multi-electrode+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">The adult rat hippocampal slice revisited with multi-electrode arrays.</a> Brain Res. 1096 (1), 70-84 (2006).</li>
<li>Pulizzi, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brief+wide-field+photostimuli+evoke+and+modulate+oscillatory+reverberating+activity+in+cortical+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Brief wide-field photostimuli evoke and modulate oscillatory reverberating activity in cortical networks.</a> Sci Rep. 6, 24701(2016).</li>
<li>Liu, M. G., Chen, X. F., He, T., Li, Z., Chen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+multi-electrode+array+recordings+in+studies+of+network+synaptic+plasticity+in+both+time+and+space%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Use of multi-electrode array recordings in studies of network synaptic plasticity in both time and space.</a> Neuroscience Bulletin. 28 (4), 409-422 (2012).</li>
<li>Maier, N., Morris, G., Johenning, F. W., Schmitz, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+approach+for+reliably+investigating+hippocampal+sharp+wave-ripples+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">An approach for reliably investigating hippocampal sharp wave-ripples in vitro.</a> PLoS One. 4 (9), e6925(2009).</li>
<li>Aiba, I., Noebels, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spreading+depolarization+in+the+brainstem+mediates+sudden+cardiorespiratory+arrest+in+mouse+SUDEP+models%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Transl+Med%22%5BJournal%5D)">Spreading depolarization in the brainstem mediates sudden cardiorespiratory arrest in mouse SUDEP models.</a> Sci Transl Med. 7 (282), 282ra246(2015).</li>
<li>MA, R., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMA%2C+R+%22Jasper%27s+Basic+Mechanisms+of+the+Epilepsies+%22">Jasper's Basic Mechanisms of the Epilepsies </a>. Avoli, M., Noebels, J. L., Rogawski, M. A., et al. , 4th, National Center for Biotechnology Information (US). Bethesda (MD). (2012).</li>
<li>Motamedi, G. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Termination+of+epileptiform+activity+by+cooling+in+rat+hippocampal+slice+epilepsy+models%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsy+Res%22%5BJournal%5D)">Termination of epileptiform activity by cooling in rat hippocampal slice epilepsy models.</a> Epilepsy Res. 70 (2-3), 200-210 (2006).</li>
<li>Yang, X. F., Duffy, D. W., Morley, R. E., Rothman, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neocortical+seizure+termination+by+focal+cooling%3A+temperature+dependence+and+automated+seizure+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">Neocortical seizure termination by focal cooling: temperature dependence and automated seizure detection.</a> Epilepsia. 43 (3), 240-245 (2002).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Guinan nörofizyoloji araştırmalar için çok değerli bir araçtır ve olgunluk onlarca yıllık araştırma ve geliştirme sayesinde son yıllarda ulaştı. Geleneksel alan potansiyel kaydı ile karşılaştırıldığında, bana doğru nöronal ağ etkileşimleri kesin olarak belirlemek çok önemli gözlem noktaları ve bilinen arası elektrot mesafe, daha yüksek bir sayı en büyük avantajı sunar.
MEA kayıt tekniği de tek nöron ve nöronal ağ etkinliği arasındaki ilişkiyi araştırmak için yama-kelepçe kayıt15gibi diğer Elektrofizyoloji yaklaşımlara birleştiğinde olabilir. Ayrıca, alan potansiyelleri ve çoklu birim faaliyet aynı anda görüntülenmesi olanağı değerli küçük nöronal topluluklar etkinliklerini ve toplu nöronal ağlar arasındaki korelasyon kazandırabileceğini. Voltaj duyarlı boyalar, kalsiyum görüntüleme ve optogenetics29 ile birlikte yüzlü yaklaşımları kullanarak nörofizyoloji olayları çıkarım sağlar. Farmakolojik çalışmalar yanı sıra, kayıt ve stimülasyon aynı sistem ile gerçekleştirme imkanı MEA kayıt tekniği çok güçlü ve çok yönlü yapar: Örneğin, sinaptik plastisite olayları incelemek mümkündür epilepsi ve çok çeşitli beyin bozukluklarının tedavisi için DBS ilgili çekirdek bellek oluşumu30burada anlatılan neuromodulation protokolleri kullanarak. Epilepsi araştırma, altta yatan bu yıkıcı hastalık temel mekanizmaları anlamak için her ikisi de çok değerli onun usefulness MEA kayıt tekniği başarıyla insan epileptik beyin doku16 için uygulanabilir son kanıtı gösterir ve bunu iyileştirmek için DBS algoritmaları ince ayar yapmak için.
Ancak, beni takip Elektrofizyoloji deneyler, bir batık kayıt odasının gereksinimi ve beyin icar gerekliliği nedeniyle beyin dilimleri için 'limit' koşullarda gücü geri kalanı üzerinde katı substrat dilim nereye mikro elektrot entegre edilmiştir. Böylece, beyin dokusu sırayla kayıtları kalitesini etkileyebilir yeterli oksijen kaynağı alamayabilir.
Burada açıklanan iletişim kuralı güvenilir bir şekilde kayıt ve ictogenesis akut tüp bebek 4AP modelini kullanarak Guinan birleştiğinde kemirgen limbik ağlarında çalışma ve değerlendirme için ilgili bilgi sağlayan uzun süreli dönemini elektrik stimülasyon, devam etmek izin verir DBS politikaları.
Önceki çalışmalarda epileptik limbik ağların geleneksel alan potansiyel kaydı kullan seçeneğine göre elektrik neuromodulation üzerinde fare ya da sıçan beyin dilimleri ile benzer sonuçlar24,25kullandık; ama sıçan beyin doku kullanımı daha, makul fareler7' den elde edilen beyin dokusu ile karşılaştırıldığında daha zayıf bağlantısı nedeniyle zor oldu. MEA tekniği ile ilgili olarak, fare beyin dilimler onların daha küçük boyutu sayesinde en uygun olur. Ayrıca, ictal benzeri deşarj oluşumunu daha yüksek oranda sıçan beyin dokusu ile Mouse göz önüne alındığında, bu önemli ölçüde daha fazla beyin dilimleri sırayla veri toplama daha hızlı ve daha verimli yapar, bir deneysel gün boyunca test etmek ve olabilir mümkündür kullanılan hayvan sayısını azaltın.
Önemi ile ilgili mevcut yöntemler:
Burada açıklanan özel odası kullanarak kaydedilen ictal deşarj süresi ve bu geleneksel MEA halka odası ve aynı MEA türünü (düzlemsel mikro-elektrotlar, bkz. 17) kullanarak gözlenen gerçekleşme oranı benzer görünüyor. Ancak, ne zaman nedeniyle geleneksel yuvarlak kayıt odası neuromodulation başarılı peşinde engelleyebilir düşük perfüzyon oranı (1 mL/dk), birlikte kullanarak deneyler beyin dilim kalınlığı önemli ölçüde azaltılmalıdır vurguladı gerekir kötü bağlantı için.
Bu protokol için bir düşük hacimli özel kayıt odası tarafından yama-kelepçe kayıt odası tasarım ilham için MEA kayıtların peşinde başarılı önemlidir istikrarlı ve güvenilir laminar akış sağlar; Ayrıca doku canlılığı ve iç bağlantı arasında adil bir denge elde etmek için beyin dilim kalınlığı 400 µm için artan sağlar. Bu gerçekten de tanınır odası kayıt çözümünüzde o laminar akış sıcaklık, oksijen, etkilenmez ve daire-akışında gözlenen pH degradeler yuvarlak kayıt beri beyin dilim Elektrofizyoloji için son derece arzu edilir Chambers'ı19,20,31 (ticari olarak mevcut MEA ile sağlanan olanlar gibi). Böyle degradeler deneysel önyargı tanıtmak ve aynı zamanda beyin dilim için zararlıdır. Nispeten küçük hacimli (~1.5 mL) ile birlikte bir yüksek perfüzyon oranı (5-6 mL/dk)16,31 kayıt odaları perfüzyon orta yeterli alışverişi için izin (≥3 kez / dk). Özel odası-ebilmek var olmak kolayca uygun bir fiyata ticari kaynaklardan elde edilen veya şirket içinde 3D baskı teknolojisi kullanılarak üretilen. Diğer çalışmalar MEA kayıtları konvansiyonel MEA halka odası ACSF birim için 1 mL tutmak ve bir yüksek perfüzyon oranı (5-6 mL/dk) zorlamayı kullanarak 400 µm kalınlığında insan beyni dilimleri16 düşük gürültü Peristaltik pompa yardımı ile bildirdin. Ancak, yazarlar daha az önemli artışlar ekstraselüler K+ konsantrasyon içeren ephaptic mekanizmaları daha 4AP modeli etkisinde olası olan ictogenesis, Yani, düşük Mg2 +, farklı bir model kullanmış 11 , 22. bir yüksek perfüzyon oranı 4AP modelinde, büyük olasılıkla kayıt ACSF16önemli ölçüde artırılması gerekebilir birikmiş ekstraselüler K+, hızlı yıkama nedeniyle arzu değil bulduk. Oysa tam gelişmiş deşarj sağlam Tonik-klonik bileşenleri sergilenmesi döndüğünde geri aslında, ictal olaylar ASCF perfüzyon hız 2-3 mL/dk için yükseltilmiştir ve beyin dilim kalın bir ACSF tabaka tarafından batık daha 'yığın halinde' ortaya çıktı Katman doku yüzey (veri gösterilmez) sağda daha düşük bir perfüzyon oranı (1 mL/dak) ve ince bir ACSF. Bu protokol için açıklanan özel kayıt odası perfüzyon orta 3 - 5 kez alışverişi sağlar / dk 1 mL/dk akış hızında. Böylece, genel oksijen beyin dilimlere şiddetle hala istikrarlı bir sıcaklık ve yüksek sinyal gürültü oranı kayıt garanti ederken bile nispeten düşük perfüzyon oranlarda artırıldı. En önemlisi, fizyolojik bir değere ekstraselüler K+ konsantrasyonu tutmak mümkündür.
İctogenesis 4AP model ACSF iyonik kompozisyon, düşürücü Mg2 + veya artan K+, gibi herhangi bir önemli değişiklik gerektirmez ve eksitatör ve inhibitör yayınlar olduğu gibi tutmak benzersiz avantajı sunuyor 12, glutamatergic ve GABAergic epileptiform eşitleme (bkz. 7) ağlarında çok önemli rolü ışığında epilepsi araştırma son derece alakalı bir yönü. Bu protokol için kullanılan 4AP ACSF fizyolojik bir K+ konsantrasyonu (3.25 mM) ve biraz daha düşük bir Mg2 + konsantrasyon holding ACSF (1.3 mM karşı 1 mM) daha içerir. Bu konsantrasyon hala Mg2 + konsantrasyonunun kemirgen CSF bildirilen fizyolojik değerleri içinde düşer ve (örneğin bkz:17,18) birçok laboratuvarlarda kullanılır. Açıklanan Protokolü amaç için bulduk Bu hafif düşüş etkisini 4AP yardım etmek için tercih edilmektedir.
Ne zaman zaten içinde kayıt odası17,18yerleştirildi önceki çalışmalarda, 4AP beyin dilime uygulanmıştır. Deneyci 4AP uygulama ve epileptiform desenleri başlangıcı arasındaki zaman gecikme süresi gözlemlemek gereken sürece, biz bu yaklaşım oldukça zaman alıcı ve uzun süreli kayıt ve stimülasyon oturumları takip etmek uygun değil bulmak Bu protokol için nitelendirdi. Beyin dilimler halinde 4AP 32 ° c ön kuluçka beyin dilimleri diğer doku bölümlerde kullanarak deneme takip serisi önceden tedavi olabilir bu yana çok deneysel zaman, tutumlu sağlar.
Beyin dilimleri uzun süreli canlılığı ağ özellikleri vadede analiz etmek yararlı olabilir. Ayrıca, tekrarlanan elektrik stimülasyonu için onların Gelişmiş esneklik büyük avantajı ise deneyci aynı beyin dilim istatistiksel sağlamlık için gerçekleştirilmesi gereken birkaç stimulasyon protokolleri karşılaştırmak istiyor. Bizim ellerde 3 stimulasyon protokolleri sınarken, her bir denetim aşaması öncesinde ve bir kurtarma aşaması gelir, deney 3-5 h sürebilir. Bu bağlamda, canlı MEA eşleme doğru yolu etkinleştirmek ve bastırmak yerine ictogenesis elektriksel stimülasyon ile iyilik için önemlidir. Bizim kullanıcı dostu GUI elektrotlar farklı beyin yapıları eşlemek için hızlı, basit ve esnek bir araç temsil eder. Ticari yazılım aksine, özel MEA düzenler bile temel programlama becerileri ile eklemek mümkündür. Görüntüleri parlak alanında elde edilebilir; Böylece, iyi bir çözünürlük ve bir mikroskobunun uyan herhangi bir genel amaçlı kamera uygundur. Ters bir mikroskop ondan beri bunlar doku altında dik bir mikroskop kullanarak gizlenmiş olabilir microelectrodes konumuna göreli olarak beyin dilim görselleştirmek için esastır. Ancak, bir stereo mikroskop ters türünün yanı sıra deneyci belirli nöronal yolları bozmaya bıçak-keser gerçekleştirmek için gereksinim duyduğu önerilir.
Son olarak, önerilen yaklaşım daha fazla avantajı özel kayıt odası ve holding Odaları, sıcak banyo ve dilim çapa yanı sıra bir pahalı gereksiz kullanımı gibi gerekli araçlarının çoğu ucuz ve nispeten kolay montaj olduğunu düşük gürültü Peristaltik pompa.
Teknik sınırlamaları:
MEA kayda çok yavaş dalgalar, Yanigörselleştirme izin vermiyor, DC sinyal kaydırır. Bu tür temel deplasmanlar asimptotik ictal deşarj süresi ölçümü yardımcı olabilir ve en önemlisi, onlar kortikal yayılan depresyon (epilepsi32 ani beklenmedik ölümü ile ilgilidir ve paylaşılan bir fenomen incelemek için temel epilepsi ve Migren33arasında).
Elektrik neuromodulation ile ilgili olarak, burada açıklanan protokol beyin dilim canlılığı etkilemeden birçok stimülasyon oturumu performans sağlar. İlâ 3 stimülasyon seans 20-45 dk, önceki çalışma25' ne rapor edilir benzer başarılı bir şekilde gerçekleştirebilir. Beyin dilimleri muhtemelen daha yüksek sayıda stimülasyon oturumları veya daha uzun stimulasyon protokolleri dayanmak rağmen biz beyin dilimleri bu konuda did değil sınav. Stimülasyon Protokolü 3 sayısını sınırlayacak ve Önleme kurtarma uyarıcı çekilmesi üzerine eksikliği kadar bu sınır koşullar altında tutulan beyin dokusunun önemli ölçüde stres (≥60 min) stimülasyon oturumları uzun süreli tavsiye ediyoruz.
Protokol içindeki kritik adımlar:
Çeşitli kritik faktörler kayıt başarılı peşinde ve modülasyon MEA için birleştiğinde beyin dilimleri epileptiform aktivite engelleyebilir. Yanı sıra kullanılan kemirgen türler ve beyin dilimleri, kayıt sırasında perfüzyon oranı kalitesini ve ACSF akış dinamikleri (i.e., Laminer daire karşı) kayıt odası içinde bu kurtarma şartları bulduk ve beyin dilimleri uzun vadeli bakım yanı sıra 4AP uygulama modu en önemli adım vardır.
Bir batık holding odası kullanırken beyin dilimleri beyin doku ağ etkinliğini korumak ve ictal benzeri deşarj indüksiyon 4AP uygulama tarafından lehine oda sıcaklığında saklamak çok önemlidir. Bizim ellerimizde kurtarma ve bakım 32 ° C'de 3-4 h Dilimleme içinde beyin dokusu bozulmuştur.
Kuluçka beynin dilim içinde 4AP-ACSF, oda sıcaklığında ve kayıt 32 ° c olduğunu, ancak, arzu değil. Bu durumda sağlam Nükseden ictal deşarj gözlemleyerek birçok zorlukları bulduk. Gerçekten de, 20-24 ° C aralığında düşük sıcaklıklarda nemlendirin veya bile her iki içinde vitro34 ve in vivo354AP kaynaklı ictogenesis önlemek için rapor edilmiştir. Böylece, 4AP kuluçka ve kayıt sıcaklıklar 30-34 ° C içinde kalan gerekir ve uyumlu olması gerekir. Hyperexcitability aynı anda indüksiyon nedeniyle çok fazla stres altında beyin dokusu 4AP ve beyin dilimleri ani maruz kalma tarafından Oda sıcaklığından sıcak (32 ° C) 4AP-ACSF için koyarak önlemek için bir ara ısınma önceden gerçekleştirmek için esastır adım ve 20-30 dk. bu adımı atlamak için 32 ° C'de holding ACSF de beyin dilimleri alıştırmak izin ictogenesis indüksiyon 4AP tarafından etkileyebilir.
Belirtilmesi gereken bir başka yönü Dilimleme sonra ACSF D-glikoz konsantrasyonu önemlidir. 25 mM konsantrasyon beyin dilimleri birçok laboratuvarlarda kullanılan 10 mM konsantrasyonu daha iyi korur ve ayrıca ictal faaliyetle logosuna 2 kat daha hızlıdır, oluşumunu oranını artırır (böylece, deneysel uzun bir dizi takip kolaylaştırır iletişim kuralları'nda birkaç beyin dilimleri her gün).
Son olarak, bazı önemli ince detaylar Dilimleme işlemi sırasında söylenmesi gerekir. İlk olarak, izin vermez sağlam beyin ve ACSF kesme soğukta donarak beyin dilimleri. Beyin için soğutma < 2 dk yeterli fare beyni küçük boyutlarını düşünürsek. Doku bölümler hemen oda sıcaklığında durulama Şişeler için arabellek tepsiden aktarılmalıdır. Kesme durulama ACSF aksi halde yüksek Sükroz konsantrasyon dilimleri holding odası naylon mesh sopa beyin yapacak çok önemlidir. Etkili bir şekilde doku durulama için holding ACSF aşırı kontamine değil böylece transfer pipet kesme ACSF içeriği en aza indirmek önemlidir. 2 aşamalı durulama kirlenme minimize yardımcı olur. Dilimleme işlemi tamamlandıktan sonra doku bölümler hemen durulama kadehler nerede yumuşak naylon mesh askıya yarı-şekilde ACSF doku oksijenasyonu her iki tarafta sağlar holding holding odasına aktarılmalıdır. Aynı prensip Dilimleme prosedürü izleyerek tüm aşamalarında uygulanması gereken: beyin dilimleri kabı dibinde oturup hiç, holding chambers kenarlarına temas olmaması gerekir ve onlar asla birbirlerine temas halinde olmalıdır ne de üst üste.
Değişiklikler ve sorun giderme:
ACSF kompozisyon deneyci'nın ihtiyaçlarına göre değiştirilebilir. Örneğin, uyuşturucu belirli nörotransmitter veya iyon kanalları için elektrik neuromodulation etkinliğini incelemek için eklenebilir. Her ne kadar biz bir güçlü nöroprotektif rol sarfetmek bulmak Ayrıca, Pirüvik ve askorbik asit (bkz. Tablo 2), atlanabilir. Bu iletişim kuralı ve nasıl onlarla başa çıkmak karşılaşılan en yaygın sorunların Tablo 3 ' te rapor.
Sonuç:
MEA kayıt hiç şüphesiz sağlık ve hastalığında nöronal ağların etkileşimleri yönelik olarak çok değerli bir tekniktir. Farmakolojik çalışmalar yanı sıra, epilepsi ve diğer nörolojik bozukluklar uygulanan DBS alakalı elektrik neuromodulation protokolleri değerlendirmek mümkündür. Bu protokol için biz bu geleneksel hücre dışı alan potansiyel kaydı ile elde edilen benzer sonuçlar ile tipik periyodik stimülasyon deneyler çoğaltmak mümkün ve dış elektrotlar uyarıcı olduğunu göstermiştir. Artan durumu ticari kullanıcı dostu ekipman ve gelişmiş yazılım araçları yapmak MEA kayıt tekniği geçici stimülasyon beyin dokusu ve için sağlamak için kapalı çevrim stimülasyon deneyler için de uygundur geri bildirim mekanizmaları için nöronal ağ yanıt katkısını araştırmak.

Epilepsi kontrolsüz beyin1yol hayati, ilerleyici bir hastalıktır; hastalık ve önemli sosyal stigma2,3en yüksek yükünü arasında taşır. TLE olduğunu en sık Sendromu (% 40) ve en sık (~ % 30) anti-epileptik ilaçlar4dayanıklı. Epileptogenic dokusunun cerrahi ablasyon hastanın durumu iyileştirmek iken, tüm hastalarda mümkün değildir ve tamamen nöbet özgür hayat5garanti değil. Farmakolojik tedavi veya Nöroşirürji olmadığın zaman uygun modülasyon tarafından elektrik DBS epileptik limbik ağların gelecek vaat eden bir yaklaşımdır.
Onlar, en azından bölümü, özgün mimarisi ve beyin bağlantısı içinde korumak sağlık ve hastalık6 nasıl nöronal ağlar işlevinde vitro Elektrofizyoloji teknikleri sayesinde eğitim için değerli bir araç kemirgen beyin dilimleri şunlardır faiz (ROI) Region(s). Özellikle, yatay kombine hippocampus entorhinal korteks (Hipokampus-EC) dilimleri temel nöronal ağlar TLE içinde yer alan oluşturan ve bu nedenle düzenli olarak vitro TLE araştırma7' istihdam edilmektedir.
Nöbet benzeri aktivite akut indüklenen beyin dilimler halinde yapay serebrospinal potasyum8,9,10, artırırken magnezyum azalan gibi sıvı (ACSF), iyonik bileşimi değiştirerek veya inhibitör GABAergic aktivite engellemesi gibi farmakolojik manipülasyon yoluyla (11 kapsamlı bir inceleme için bkz.). Ancak, bu modeller üzerinde uyarma ve inhibisyon değişiklik dengesiz temel alır; Böylece, bunlar etkileşim ve uyumlu ictogenesis eksitatör ve inhibitör ağlarına katkısını izin vermez. Beyin dilim konvülsanların uyuşturucu 4AP ile sürekli perfüzyon geliştirir böylece sinirsel aktivite genel olarak sağlam tutarken akut ictogenesis çalışmaya izin eksitatör ve inhibitör neurotransmission12.
Bana gözlem noktaları nerede mekansal kısıtlamalar olabilir elektrotlar sınırlamak geleneksel hücre dışı alan potansiyel kaydı ile karşılaştırıldığında daha fazla sayıda gelen nöronal networks tarafından üretilen elektriksel aktivite kayıt izin beyin dilim yüzeyde ağırladı. Ayrıca, MEA fiş avantajı izleme yayma için çok yararlı olan bilinen arası elektrot mesafe teklif ve kaydedilen sinyalleri seyahat hızı değerlendirmek. Her ne kadar başlangıçta kültürlü nöronlar13,14kayıt için tasarlanmış, bana şimdi de kemirgen insan ve15 16elde edilen akut beyin dilimleri Elektrofizyolojik özellikleri tanımlamak için kullanılır. Böylece, epilepsi araştırma bağlamında, özünde nöronal ağlar etkileşimlerin ictogenesis16,17,18kesin olarak belirlemek için değerli bir araç beni temsil eder.
Ancak, MEA kayıt doğal olarak elde etmek veya uzun (birkaç saat) deneysel protokoller boyunca istikrarlı epileptiform desen Bakımı teknik zorluklar taşır. İlk olarak, doku oksijenasyonu olmayabilir büyük içinde yeterli ve yoksul sinyal-gürültü oranı ve sıcaklık istikrarsızlık etkileyebilir iken batık tipi kayıt odası19,20 piyasada bulunan Guinan, tipik yuvarlak yüksek perfüzyon oranı zaman (6-10 mL/dak) kayıt kalitesini (örneğin teknik Isıtma ve perfüzyon ekipman21tarihinde bkz: Notlar) oksijen beyin dilim için geliştirmek için kullanılır. İkinci, tekrarlayan deşarj gibi epileptiform deşarj, yüksek frekans bileşenleri featuring zor batık tipi kayıt odaları19kullanırken gözlenir; Akut epileptiform desen kimyasal olarak indüklenen ve ephaptic mekanizmaları, içerir bu 4AP model22 için olduğu gibi özellikle durum böyle (11 kapsamlı bir genel bakış için bkz:). Bu sınırlamaları aşmak için çeşitli stratejiler araştırmacılar tarafından önerilmiştir. Örneğin, beyin dilim kalınlığı (≤300 µM) ve alan17,18 azaltırken perfüzyon oranı19,20 artan dokulara yeterli oksijen kaynağı elde etmek çok önemli faktörlerdir. Ayrıca, gelişmiş beyin dilim canlılığı da her iki taraf18beyin dokusundan Ventriküler sağlayan delikli bana (pMEAs), kullanarak yapılabilir.
Açıklanan yaklaşımları önemli ölçüde beyin dilimleri kaydından MEA fizibilite düzeldi ise, onlar karşı (birkaç saat) uzun süreli sınanmamıştır ikinci önemli bir temsil eden kayıt ve elektrik stimülasyon oturumları beyin dokusu için stres. Uzun süreli kayıt oturumları meydana çıkarmak mümkün olmazdı epileptiform desen özellikleri zaman içinde evrim çalışmaya tarafından kısa vadeli ölçümleri gerekebilir. DBS araştırma bağlamında, uzun süreli deneysel protokoller değerlendirmek ve aynı beyin dilim içinde birkaç stimülasyon paradigmalar etkileri karşılaştırmak için gerekli olabilir.
Genellikle sadece spontan elektriksel aktivitenin kaydedilmesi, yatırım Getirisi açısından elektrot eşleme gerektiğinde sonsal, Yani, veri çözümlemesi sırasında yapılır; Bunun yerine, çalışma uyarılmış yanıtların veya elektrik neuromodulation paradigmaların hızlı ve kolay canlı elektrot eşleme deney sırasında ihtiyaç dikte Uyarım belirli ROI(s) için teslim edilmesini gerektirir.
Burada, indüksiyon ve yetişkin kemirgen beyin dilimleri istikrarlı 4AP uyarılan epileptiform desende için sağlar basit bir deneysel protokol göstermektedir. Gözlenen etkinliğin sadakatle bu modelin Elektrofizyolojik özellikleri geleneksel ekstraselüler Elektrofizyoloji yöntemlerle karakterize olarak ürer. Birkaç saat boyunca devam ederse ve sürekli elektrik stimülasyonu için tekrarlanan uzun süreli dönemini outlasts. En uygun çözüm döviz kuru ve laminar akış (şekil 1B) için izin veren bir özel kayıt odası olabilir Oysa eskiden korumak ve beyin dilimleri kuluçkaya chambers kolayca standart laboratuvar malzemeleri (şekil 1A), kullanarak monte edilebilir ticari kaynaklardan elde veya uygun bir fiyata 3D baskı teknolojisi kullanarak. Hızlı eşleme için gerçek zamanlı izleme ve uyarıcı elektrotlar seçimi için ROI(s), mapMEA, serbestçe elde edilebilir üzerinde rica adlı özel bir kullanıcı dostu GUI mümkün olmaktadır.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57548/57548fig1.jpg"> Şekil 1: özel cihazları için bu protokolü. (A) salonları kurtarma, önceden ısınma ve 4AP ön kuluçka için bir ölçek ve Petri kabına kullanarak monte edilir holding. Petri kabına kırıcı çapı küçük olmalıdır ve yerde şırınga lavabo pompası aracılığıyla düzenlenmektedir. Petri kabına alt Petri kabına kenarında üzerine cyanoacrylate ile yapıştırılmış bir naylon kafes (yumuşak çoraplar) ile değiştirilir. Oksijen bükülmüş spinal iğne (22 G), Petri kabına duvarlar ve kabı arasında eklenen üzerinden sağlanır. Kabarcıklar kabı ve asla ulaşmak beyin dilim deplasman önlemek için naylon mesh kısmından çıkan. Petri kabına üst kapak ACSF buharlaşma önlemek ve oksijen doygunluğu korumak için kullanılabilir. (B) özel kayıt odası. In: Isıtma kanül ve referans elektrot için giriş haznesi. Çıkış: çıkış rezervuar emme iğne karşılamak için. Rec: kayıt odası. (C) cam Pasteur pipet, yangın parlatma tarafından kıvrılmış kullanılan doku ve kayıt odası içinde konumunu ayarlamak için. (D) özel dilim hold-down çapa. Kayıt odası (E) son montaj MEA çip monte edilmiş. Yerde çapa tarafından düzenlenen alt üzerine bir beyin dilim aittir. Kırmızı daire referans elektrot, ACSF giriş Ivanhoe tarafından batık bir doymuş KCl Pelet gösterir, ancak kırmızı ok Isıtma kanül kapsayan PTFE boru gösterir. Mavi ok çıkış rezervuar emme iğneyi belirtir. <a href="/files/ftp_upload/57548/57548fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

<table><tbody><tr><td>Poli-D-Lizin&nbsp;</td><td>MEA kaplama için gerekli</td> <td>Sigma-Adrich</td><td>P7886</td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Sigma-Adrich</td><td>S9888</td><td>Kimyasal</td></tr><tr><td>KCl</td><td>Sigma-Adrich</td><td>P9541</td><td>Kimyasal</td></tr><tr><td>KH2PO 4</td><td>Sigma-Adrich</td><td>795488</td><td>Kimyasal</td></tr><tr><td>CaCl 2 * 2 H 2 O</td><td>Sigma-Adrich</td><td>C3306</td><td></td></tr><tr><td>Kimyasal D-Glikoz</td><td>Sigma-Adrich</td><td>RDD016</td><td>Kimyasal</td></tr><tr><td>NaHCO3< / sub</td><td>>Sigma-Adrich</td><td>S5761</td><td>Kimyasal</td></tr><tr><td>MgCl2 * 6 H 2 O</td><td>Sigma-Adrich</td><td>M2670</td><td>Kimyasal</td></tr><tr><td>MgSO4 * 6 H 2O</td><td>Sigma-Adrich</td><td>M5921</td><td>Kimyasal</td></tr><tr><td>Sükroz</td><td>Sigma-Adrich</td><td>RDD023</td><td></td></tr><tr><td>Kimyasal Pirüvik Asit,% 98 & nbsp;</td><td>Sigma-Adrich</td><td>107360</td><td>Kimyasal</td></tr><tr><td>4-aminopiridin</td><td>Sigma-Adrich</td><td>A78403</td><td>Konvülsan ilaç</td></tr><tr><td>STG-2004</td><td>Çok Kanallı Sistem</td><td>STG4004-1.6mA</td><td>4 kanallı uyaran jeneratörü voltajlı (&plusmn; 8 V) ve akım çıkışı (&plusmn; 1,6 mA</td></tr><tr><td>)MEA1060</td><td>Çok Kanallı Sistem</td><td>N/A</td><td>MEA amplifikatör</td></tr><tr><td>düzlemsel MEA</td><td>Çok Kanallı Sistem</td><td>60MEA500/30iR-Ti, halkasız</td><td>Özel kayıt odasının kullanılmasına izin vermek için halkasız olmalıdır</td></tr><tr><td>McRack</td><td>Çok Kanallı Sistem</td><td></td><td>Kayıt yazılımı</td></tr><tr><td>McStimulus II</td><td>Çok Kanallı Sistem</td><td></td><td>STG4004 kontrol yazılımı</td></tr><tr><td>TC02</td><td>Çok Kanallı Sistem</td><td>TC02</td><td>2 kanallı termostat</td></tr><tr><td>PH01</td><td>Çok Kanallı Sistem</td><td>PH01</td><td>Isıtma perfüzyon kanülü</td></tr><tr><td>MPH&nbsp;</td><td>Çok Kanallı Sistem</td><td>MPH&nbsp;</td><td>PH01 ve emme iğnesi için manyetik tutucu</td></tr><tr><td>Elastostil E43</td><td>Wacker</td><td>E43</td><td>Özel kayıt odasını MEA'ya monte etmek için kullanılan elastomerik sızdırmazlık maddesi</td></tr><tr><td>MEA Özel Hazneli</td><td>Krisel Enstrüman</td><td>SKE-hazneli MEA</td><td>Özel kayıt haznesi</td></tr><tr><td>Ag/AgCl elektrot, pelet, 1.0 mm&nbsp;</td><td>Crisel Instrument</td><td>64-1309</td><td>Özel kayıt odası</td></tr><tr><td>Tergazyme</td><td>Sigma-Adrich</td><td>Z273287-1EA</td><td>Enzimatik temizleyici</td></tr> için referans elektrot <tr><td>MATLAB</td><td>Elektrodemapping için</td><td>Mathworks</td><td></td> Programlama ortamı</tr><tr><td>VT1000S</td><td>Leica Biosystems</td><td>VT1000S</td><td>Vibratom</td></tr><tr><td></td><td>Warner Instruments</td><td>64-1309</td><td>Ag-AgCl Elektrot Peleti 1.0 mm (E205). Referans elektrodu.</td></tr></tbody></table>

kayıt ve modülasyon epileptiform aktivite elektrot dizilerin birleştiğinde kemirgen beyin dilimleri içinde

Recording and Modulation of Epileptiform Activity in Rodent Brain Slices Coupled to Microelectrode Arrays

Temporal lob epilepsi (TLE) en yaygın kısmi karmaşık epileptik sendromu ve ilaçlar için az duyarlı olduğunu. Farmakolojik tedavi kesildiğinde veya Nöroşirürji tavsiye edilmez derin beyin stimülasyonu (DBS) gelecek vaat eden bir yaklaşımdır. Akut beyin dilimleri elektrot dizilerin (ölçü) birleştiğinde nöronal ağ etkileşimleri ve onların modülasyon tarafından elektriksel stimülasyon eğitim için değerli bir araç temsil eder. Geleneksel ekstraselüler kayıt teknikleri ile karşılaştırıldığında, daha fazla sayıda gözlem noktaları ve bilinen bir elektrot arası mesafe, Elektrofizyolojik hızını ve yayılma yolunu eğitim izin ekledi avantajları sağladıkları sinyalleri. Ancak, kayıt, düşük sinyal-gürültü oranı ve deneysel sıcaklık daha yüksek titreşimler pahasına gelir yüksek perfüzyon hızı gerektiren MEA sırasında doku oksijenasyonu büyük ölçüde bozulmuş olabilir. Elektriksel stimülasyon daha da uzun süreli kayıt/stimülasyon dönemini takip zorlaştırır beyin dokusu vurguluyor. Ayrıca, belirli yapıları/yollar elektrot eşleme kolayca ve hızlı bir şekilde canlı deneme sırasında gerçekleştirilmesini gerektiren beyin dilim içinde hedeflemek beyin dilim faaliyet elektrik modülasyon ihtiyacı var. Burada, 4-aminopyridine (4AP) kayıt ve elektrik modülasyon gerçekleştirmek nasıl göstermek-kemirgen beyin dilimleri kullanarak düzlemsel Guinan epileptiform aktivite indüklenen. Biz fare elde edilen beyin dokusu sıçan beyin dokusu daha iyi performans ve böylece daha iyi MEA deneyleri için uygun gösteriyor. Bu iletişim kuralı oluşturma ve sadakatle geleneksel alan potansiyel kaydı ile gözlenen Elektrofizyolojik özellikleri üretir, birkaç saat boyunca devam ederse ve outlasts bir istikrarlı epileptiform desen bakımından sürekli garanti eder elektriksel stimülasyon uzun dönemler için. Doku canlılığı deneme boyunca laminar akış ve hızlı çözüm alışverişi bile, düşük (1 mL/dk) için perfüzyon oranları izin veren bir küçük hacimli özel kayıt odası kullanımı sayesinde elde edilir. Hızlı MEA eşleme gerçek zamanlı izleme ve seçim uyarıcı elektrot için özel grafik kullanıcı arabirim (GUI) tarafından gerçekleştirilir.

4 aminopyridine uyarılan epileptiform aktivite kayıt ve elektrik modülasyon elektrot dizileri kullanma kemirgen beyin dilimler halinde gerçekleştirme göstermektedir. Özel kayıt odası doku canlılığı uzun süreli deneysel oturumları boyunca korur. Elektrot eşleme yaşamak ve uyarıcı çiftlerinin seçimi özel bir grafik kullanıcı arabirimi tarafından yapılmaktadır.

Kayıt ve modülasyon Epileptiform aktivite elektrot dizilerin birleştiğinde kemirgen beyin dilimleri içinde

Temporal lobe epilepsy (TLE) is the most common partial complex epileptic syndrome and the least responsive to medications. Deep brain stimulation (DBS) ...

Bu yöntem, epilepsi tedavisi için nöromodülasyon alanında, hangi beyin bölgesinin ve stimülasyon protokolünün en uygun olduğu gibi temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin ana avantajı, kemirgen beyin dilimlerinin basitleştirilmiş, gerçekçi beyin devreleri modelini temsil etmesi, mikroelektrot dizilerinin ise bilinen elektrotlar arası mesafede çoklu gözlem noktasına izin vermesidir. MEA'yı hazırlamak için, elastomerik sızdırmazlık maddesini kayıt odasının alt yüzeyine eşit şekilde yayın ve kabarcık olmadığından emin olun.Ardından, kayıt odasını cımbız yardımıyla MEA'ya monte edin ve hafif bir baskı uygulayın. Kayıt odasının dış kenarına bir sızdırmazlık tabakası yayın. Ardından, MEA/hazne tertibatını kapalı, nemli bir ortama yerleştirin ve gece boyunca oda sıcaklığında kürlenmesine izin verin.Kayıt tezgahını hazırlamak için ılık banyoyu 32 santigrat dereceye ayarlayın. Ardından, tutma ACSF'yi tutma ve ön ısıtma odalarına dökün. Solüsyonları %95 oksijen ve %5 karbondioksit karışımı ile köpürtün ve ters çevrilmiş bir Pasteur pipeti kullanarak sıkışan baloncukları çıkarın.Tutma odasını oda sıcaklığında tutun ve ön ısıtma odasını ılık banyoya yerleştirin. Yatay hipokampus-korteks beyin dilimlerini standart prosedürlere göre hazırlayın ve en az 60 dakika boyunca oda sıcaklığında bekletme odasında iyileşmelerine izin verin. 4AP ACSF'yi bir kuluçka odasına dökün.Ardından, %95 oksijen ve %5 karbondioksit karışımı ile köpürtün ve ters çevrilmiş bir Pasteur pipeti kullanarak sıkışan baloncukları çıkarın. Daha sonra, odayı örtün ve ılık banyoya aktarın. Ön ısıtma ACSF ve 4AP ACSF sıcaklıklarının 30 ila 32 santigrat derece olduğundan emin olun.Bir beyin dilimini ön ısıtma odasına aktarmak için ters çevrilmiş bir cam Pasteur pipeti kullanın ve dokunun 25 ila 30 dakika dinlenmesine izin verin. Daha sonra beyin dilimini 4AP ACSF kuluçka odasına aktarın ve 60 dakika dinlendirin. 4AP ACSF'nin perfüzyon tüpünden içeride hava kalmayana kadar bir behere akmasına izin verin.Ardından çözüm akışını durdurun. Kuru MEA çipini MEA'nın içine yerleştirin amplifier ve amplifikatör kafasını sabitleyin. Ardından, 4AP ACSF'yi kayıt odasının giriş ve çıkış haznesine aktarmak için plastik bir Pasteur pipeti kullanın.Isıtma kanülünü manyetik bir tutucuya sabitleyin ve ucunu kayıt odası giriş portunun içine yerleştirin. Ardından, manyetik tutucuyu MEA üzerindeki manyetik bir şeride takın. Perfüzyon tüpünü kanüle ve kanülü termostata bağlayın.Daha sonra emme iğnesini çıkış haznesine yerleştirin. Emme iğnesini ACSF'ye daldırarak negatif basınç olduğunu doğrulayın ve sabit bir düşük frekanslı emme gürültüsü olup olmadığını kontrol edin. Ardından, akış regülatörünü dakikada bir mililitrelik bir akış hızına izin verecek şekilde ayarlayın ve perfüzlemeye başlayın.4AP ACSF kanülden akmaya başladığında termostatı açın. Kayıt odasının içinde 32 ila 34 santigrat derece arasında bir sıcaklık elde etmek için ısıtma kanülünü 37 santigrat dereceye ve MEA tabanını 32 santigrat dereceye ayarlayın. Ardından, harici referans elektrodunu kayıt odası giriş haznesine yerleştirin.4AP ACSF seviyesi ve kayıt sıcaklığı istendiği gibi stabilize edildikten sonra, perfüzyonu ve emme musluklarını geçici olarak durdurmak için kapalı konuma getirin. Ters çevrilmiş bir cam Pasteur pipeti kullanarak bir beyin dilimini hızlı bir şekilde MEA kayıt odasına aktarın. Ateşle parlatılmış, kıvrılmış bir Pasteur pipeti veya yumuşak, kompakt, küçük bir fırça kullanarak MEA kayıt alanındaki konumunu gerektiği gibi ayarlayın.Tutma ankrajını beyin dilimine yerleştirin. Musluklarını tekrar açık konuma getirerek perfüzyonu ve emişi yeniden başlatın. Ters çevrilmiş bir mikroskop sahnesine monte edilmiş bir kamera kullanarak beyin diliminin bir resmini çekin.Ardından, elektrotları eşlemek üzere GUI'yi başlatmak için bilgisayar yazılımında mapMEA komut dosyasını çalıştırın. Beyin diliminin resmini yüklemek için Araştır düğmesine tıklayın. Referans elektrodunun MEA'nın sol yarısının üst sütununda göründüğünden emin olun.Ardından, İşaretçiyi Etkinleştir düğmesini tıklayın. Görüntü düzleştirme ve elektrot eşleme için XY koordinatlarını işaretlemek üzere dizinin en sol sütunundaki üst ve alt elektrotları seçin. Dilim türü açılır menüsünden Yatay'ı seçin.Varsayılan Yapılar onay kutusunu işaretleyin. Beyin dilimi resminin altındaki numaralı butonları kullanarak, ROI'ye karşılık gelen elektrotları seçin ve bunları atamak için yapı panelindeki ilgili butonlara tıklayın. Her ROI için bu adımı tekrarlayın.Daha sonra Kaydet düğmesine basın. Yazılım, seçilen elektrotları ve ROI'leri bildiren bir tablo içeren bir sonuç klasörü oluşturacaktır. Elektrofizyoloji çalışması için, kendi kendine kalibrasyon ve stabilizasyona izin vermek için stimülasyon protokolünden en az 10 dakika önce uyarı ünitesini açın.Ardından, uyaran kontrol yazılımını başlatın ve uyarıcı ve MEA amplifikatörünün, uyaran kontrol yazılımının ana panelindeki yeşil bir LED ile gösterildiği gibi doğru şekilde bağlandığını doğrulayın. Stimülasyonu bipolar konfigürasyonda ayarlayın. Uyarı ünitesini toprağa bağlayın.Ardından, CA1/proksimal subiculumun piramidal hücre tabakası ile temas halinde olan elektrot çiftlerini, komut dosyası mapMEA ile eşlenenler arasında birleştirin. Veri almak için, kayıt yazılımının ana panelindeki oynat düğmesine basın. En az dört iktal deşarj kaydedin.Ardından, en iyi uyaran yoğunluğunu belirlemek için hızlı bir giriş/çıkış testi yapın. Bunu yapmak için, faz başına 100 mikrosaniye süreli kare bifazik pozitif-negatif akım darbesi tasarlamak için ana paneli kullanın. Darbe genliği sekmesinde, faz başına 100 mikroamperlik bir başlangıç darbe genliği girin.Beş saniye veya daha uzun bir darbeler arası aralık ekleyerek stimülasyon darbesini 0,2 hertz veya daha düşük bir değere ayarlayın. Stimülasyon parahipokampal kortekslerde interiktal benzeri olayları güvenilir bir şekilde uyandırana kadar her denemede uyaran genliğini 50 ila 100 mikroamper adımla artırın. Limbik iktogenezin elektriksel modülasyonu için, ilgili stimülasyon protokolünü sağlamak için uyaran ünitesini programlayın ve giriş/çıkış testi sırasında tanımlanan uyaran genliğini kullanın.Stimülasyon durduktan sonra, en az dört iktal deşarj kaydederek ağın uyaran öncesi duruma geri kazanıldığını doğrulayın. Bu şekil, kontrol koşulu sırasında, bir hertz'de periyodik pacing ve uyaranın geri çekilmesi üzerine iyileşme sırasında entorinal korteks ve perirhinal kortekste 4AP ile indüklenen iktal aktivitenin kayıtlarını göstermektedir. Bu grafik, bir hertz'de periyodik pacing'in etkisinin nicelleştirilmesini gösterir, bu da stimülasyon sırasında toplam nöbet süresinde önemli bir azalma olduğunu gösterir.Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik uygun şekilde yapılırsa üç ila dört saat içinde yapılabilir. Bu prosedürü denerken, beyin dilimini MEA'ya hızlı ve doğru bir şekilde yerleştirmeyi unutmamak önemlidir. Bu prosedürü takiben, nörotransmiterlerin veya iyon kanalının epileptiform aktiviteye katkısı ve nöromodülasyonun etkisi hakkında ek soruları yanıtlamak için farmakolojik manipülasyon gibi diğer yöntemler uygulanabilir.Geliştirilmesinden sonra, bu teknik, sinirbilim alanındaki araştırmacıların, kültürlenmiş nöronda ve beyin dilimlerinde sağlık ve hastalıkta nöronal ağ etkileşimini keşfetmesinin yolunu açtı. Bu videoyu izledikten sonra, MEA'lara bağlı kemirgen beyin dilimlerinde dört aminopiridin tarafından indüklenen epileptiform aktivitenin nasıl kaydedileceğini ve elektriksel olarak modüle edileceğini iyi anlamış olmalısınız.

recording-modulation-epileptiform-activity-rodent-brain-slices

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Sinirbilim

Bu videoda, rhinal korteks-hipokampus organotipik dilimlerinin epileptiform aktivitesinin elektrofizyoloji veya EEG kurulumu kullanılarak ex vivo olarak kaydedilmesi tekniği açıklanmaktadır. Bu, epileptogenezin dinamiklerini ve ilerlemesini incelemeye ve epilepsiyi tedavi etmek için potansiyel terapötik hedefleri taramaya yardımcı olur.

Epileptiform aktiviteyi kaydetmek için elektroensefalografi tabanlı kayıt tekniği

Bu protokol, nöbete neden olan bir ilaca maruz kalan bir beyin dilimindeki elektriksel aktiviteyi kaydetmek için bir mikroelektrot dizisi (MEA) kullanmayı içerir. Prosedür, beyin diliminin bir MEA kayıt odasına yerleştirilmesini, yapay nöbetleri indüklemek için elektriksel stimülasyon uygulanmasını ve elde edilen sinyallerin analiz edilmesini içerir.

Mikroelektrot Dizileri Kullanılarak Beyin Dilimlerinde Nöbet ile İndüklenen Nöral Elektriksel Aktivitenin İzlenmesi

Bu video, fokal epilepsinin sıçan modelinde yüksek çözünürlüklü EEG kaydı için bir yöntemi göstermektedir. Sıçanın hazırlanması, çok kanallı bir EEG mini başlığının sıçanın kafa derisine bağlanması ve epilepsi modelinin karakteristiği olan nöbetle ilgili olayları tanımlamak için EEG'nin kaydedilmesi ile ilgili adımları ana hatlarıyla belirtir.

Fokal Epilepsinin Sıçan Modelinde Elektroensefalografi Kaydı

Bu video, epilepsiye bağlı sıçanlarda epileptik nöbetlerin elektroensefalografik (EEG) kaydını göstermektedir. Ventral hipokampusa implante edilen elektrotlu bir sıçan, EEG kayıt sistemine bağlanır ve bir pleksiglas odaya yerleştirilir. Nöbet oluşumunu izlemek için beyin aktivitesi kaydedilirken sıçanın serbestçe hareket etmesine izin verilir.

Epilepsiye Bağlı Sıçanlarda Epileptik Nöbetlerin Elektroensefalografik Kaydı

Bu video, kortikal uyarıcı piramidal nöronlarda ışıkla aktive olan katyon kanallarını eksprese eden transgenik bir fareden alınan koronal kortikal dilimlerde iktal olayların indüksiyonunu göstermektedir. Dilim bir kayıt odasına yerleştirilir ve yüzeysel kortikal tabakaya bir kayıt elektrodu yerleştirilir. Potasyum kanallarını tıkayan nöbet indükleyici bir ilaçla perfüzyon üzerine, nöronlar hipereksitabl hale gelir ve spontan iktal olaylar oluşturur. İsteğe bağlı iktal olaylar oluşturmak için,...

Fare Beyni Kortikal Dilimlerinde Spontan ve İsteğe Bağlı İktal Olayların Üretilmesi

Biz burada insan epileptik kortikal doku çoklu elektrot dizisi kayıtları nasıl gerçekleştirileceğini açıklar. Interiktal ve iktal olayların epileptik doku rezeksiyonu, dilim hazırlık ve multi-elektrot dizisi kayıtları ayrıntılı olarak gösterilmiştir.

İnsan Epileptik Ameliyat sonrası Kortikal Doku Çok elektrot Dizi Kayıtlar

Çalışmalar, katodal transkraniyal doğru akım stimülasyonunun ilaca dirençli nöbetler üzerinde baskılayıcı etkiler yaratabileceğini göstermiştir. Bu çalışmada, farelerin beyin dilimi hazırlığında nöbet benzeri aktivitenin doğru akım stimülasyonu ve çoklu elektrot dizisi kaydının değerlendirildiği bir in vitro deney düzeneği tasarlanmıştır. Doğru akım stimülasyon parametreleri değerlendirildi.

Fare Beyin Dilim Hazırlık içinde nöbet benzeri Faaliyet doğrudan akım Stimülasyon ve Multi-elektrot Dizi Kaydı

Protokol, serbestçe hareket eden bilinçli farelerde hücre dışı elektrofizyolojik özellikleri ortaya çıkarmak için motor kortekste (MC) hücre dışı kayıt metodolojisini ve ayrıca yerel alan potansiyellerinin (LFP'ler) ve sivri uçların veri analizini açıklar.

Serbestçe hareket eden farelerde çok kanallı hücre dışı kayıt

Burada, ex vivo beyin dilimlerinden nöbet benzeri aktiviteyi kaydetmek için tamamlayıcı metal oksit yarı iletken yüksek yoğunluklu mikroelektrot dizi sistemlerini (CMOS-HD-MEA'lar) kullanmak için bir protokol özetliyoruz.

Tamamlayıcı Metal Oksit Yarı İletken Yüksek Yoğunluklu Mikroelektrot Dizi Sistemi Kullanılarak Akut Beyin Dilimlerinden Yüksek Kaliteli Nöbet Benzeri Aktivite

Bu protokol, in vitro epilepsiyi modellemek için dorsal-ventral kaynaşmış asembloidleri çoklu elektrot dizileri üzerinde stabil bir şekilde plakalamayı amaçlamaktadır.

İnsan Pluripotent Kök Hücre Kaynaklı Beyin Topluluklarını Kullanarak Epilepsiyi Modellemek için Çok Elektrotlu Bir Dizi Platformu

Bu protokol, serbestçe hareket eden kemirgen EEG'sini kaydetmek için güvenilir ve kolay erişilebilir bir sistem oluşturmak için geliştirilmiştir.

Serbestçe Hareket Eden Farelerde Kronik Çok Bölgeli Elektroensefalografi Kaydı için Uygun Maliyetli ve Minimal İnvaziv Bir Protokol

Öğrenin, mikroelektrot dizileri kullanarak kemirgen beyin dilimlerinde epileptiform aktiviteyi kaydetme ve elektriksel olarak modüle etme yöntemini. Bu teknik, epilepsi tedavisinde sinir devrelerinin modülasyonunu anlamaya yardımcı olur.

Kayıt ve modülasyon Epileptiform aktivite elektrot dizilerin birleştiğinde kemirgen beyin dilimleri içinde

Daha fazla video keşfet