Att förstå de neurala ledning eller förökning av neurala signaler är avgörande för bestämning av mekanismen för neurala kommunikation i både den normala funktionen och patologiska tillstånd i hjärnan ^1-3. Hippocampus är en av de mest omfattande studerade strukturer i hjärnan, eftersom den spelar avgörande roll i flera funktioner i hjärnan såsom minne, och rumslig spårning och är inblandad i flera patologiska förändringar som dramatiskt påverkar beteende samt ^1,6. Även hippocampus uppvisar en komplex organisation, kan de olika delarna av dess struktur lätt identifieras och nås i slice beredningen ^4-6. I tvärriktningen av hippocampus, är neural aktivitet kända för att utbreda sig genom tri-synaptisk bana som innefattar dentate gyrus (DG), CA3, CA1 andsubiculum ^4,5. Man tror att synaptisk transmission och axonal ledning spelar en stor roll för communicatipå i denna tvär kretsen ^4,6. Men förökning av neurala signalen sker i både tvärgående och längsgående riktningar ^4,6. Detta innebär att hippocampus inte kan utredas fullständigt med hjälp slice preparat som begränsar observation till en viss riktning utbrednings ^4. Den longitudinella slice utvecklades för att undersöka axonal vägar längs den längsgående axeln ^5. Forskare har observerat beteendespecifik gamma- och theta svängningar främst längs tvärgående och längsgående axlar respektive ^6. Dessa beteenden har studerats separat, men ändå samtidig tillgång till båda riktningarna är avgörande för att förstå dessa beteenden. Även med utvecklingen av den intakta hippocampus preparat, är det svårt att övervaka utbredningen genom hela vävnaden på grund av den hopvikta strukturen i hippocampus ^4. Ovikt hippocampus ger tillgång till de packade nervcelleri en form av en platt tvådimensionell cellskikt ^7,8.

Genom utspelas gyrus dentatus (GD) (Figur 1), antar hippocampus en tillplattad form med en rektangulär form där både tvärgående och längsgående anslutningar förbli intakt med det pyramidala cellskiktet arrangerade i ett tvådimensionellt ark innehåller både CA3 och CA1, lämnar en platt bit av neural vävnad som kan användas för att undersöka neurala förökning (figur 2) ^8. Neural aktivitet kan sedan följas med individuella glaspipetter, mikroelektrod arrayer, stimulerande elektroder, samt spänningskänsliga färgämnen (VSD) ^3,7,8. Dessutom kan genetiskt kodad spänningsindikator från transgena möss användas för att spåra utbredningsmönster ^9.

Den plana konfigurationen av det ovikta hippocampus nätverk är väl lämpad för optisk metod inspelning men också för en mikroelektrod array. MOST av de kommersiellt tillgängliga matriser är tillverkade med platt eller låg profil elektroder och kan spela in neural aktivitet i både vävnadsskivor och odlade nervceller ^10-12. Emellertid, signal-till-brusförhållande (SNR) minskar när signalerna erhålles från en intakt vävnad eftersom soma av nervceller finns djupare in i vävnaden. Mikroelektrod elektrod arrayer med höga bildformat krävs för att förbättra SNR.

För detta ändamål har en genomträngande mikroelektrod array (PMEA) utvecklats i vårt laboratorium, och ger möjlighet att direkt söka i vävnaden genom att sätta 64 spikar med en diameter på 20 nm och höjd på 200 nm i ovikt hippocampus ^7,13 . Denna mikroelektrod array har högre SNR jämfört med spänningskänsliga färgämne avbildning och SNR förblir stabil under ett experiment ^7,13. Kombinationen av den ovikta hippocampus preparatet och PMEA ger ett nytt sätt att investeraiGate neurala utbredning över ett tvådimensionellt plan. Experiment som använder denna teknik har redan gett betydande resultat om mekanismerna för neurala signalutbredning i hippocampus vari neural aktivitet kan föröka oberoende av synaptiska eller elektriska synapser ^7.