このプロトコルは、セットアップの世話から、記録と電気的に多国間での文化を刺激するために必要な情報を提供します。<em>試験管内で</em>ネットワークは、脳機能と機能障害のより良い理解につながるネットワークと細胞レベルでの生理学的に関連する質問をするための手段を提供します。
最後の世紀のために、世界中の多くの神経科学者は神経回路網がどのように働くかを理解するために命を捧げていると、なぜ彼らは様々な疾患に動作しなくなるものがあります。研究は、神経病理学的観察、遺伝標識と蛍光顕微鏡、および解離神経細胞やスライス標本の両方で細胞内記録を含めました。このプロトコルは、マイクロ電極アレイ(マルチ電極アレイも呼ばれ、MEAの)上に成長解離ニューロン培養を伴う別の技術を、説明します。
他の技術よりもこのシステムを使用する複数の利点があります。多国間環境協定上の解離ニューロン培養では、ネットワークアクティビティがアレイの複数の電極を介して電気刺激シーケンスで操作可能な単純化したモデルを提供しています。ネットワークが小規模であるため、刺激の影響はそのまま調剤の場合ではない、観測可能な領域に制限されています。細胞は様々なイメージング技術を使用して監視する形態の変化が容易に単層に成長する。最後に、多国間環境協定上の文化は他の培養技術に固有の任意の明確な時間の制限を削除するin vitroで一年以上生き延びることができる1。
世界中の私たちの研究室や他の人は神経回路網に関する重要な質問をするこの技術を利用しています。このプロトコルの目的は、世話、セットアップから録音すると電気的に多国間での文化を刺激するために必要な情報を提供することです。ネットワークで生理学的に関連する質問をするとのより良い理解につながる細胞レベルのための手段を提供するin vitroでのネットワークでは脳機能と機能不全。
このプロトコルは、どのように文化と同様に記録し、神経ネットワークを刺激への導入をマイクロ電極アレイ上の神経ネットワークを維持する上での指示を示しています。多国間環境協定から録音するより一般的な問題の一部は、MEAのトラブルシューティングのセクションで議論された。で説明すると、しばしばこれらの変更が特定の実験設計で必要とされる特定の条件を最適化するために利用されるプロトコルで、時々のバリエーションがあります。
ここで紹介する記録と刺激的なシステムがMCSのプリアンプでNeuroRighter 15を設計したカスタムで構成されていますが、神経回路網とのインタフェースを提供できる他の複数のシステムがあります。特定のセットアップを選択すると、特定の実験のニーズに依存します。
単純な記録と刺激の例は、しかし、MEAの上にこれらの培養物は、シナプス活性と神経回路網の接続に関する複雑な問題への洞察を提供するために使用できるこのプロトコルで提供されていました。上記のように、進行中の仕事は、細胞可塑性、開発、興奮毒性および神経変性のようなプロセスを研究するためにこの技術を利用している述べた。6-10は例えば、我々の研究室から最近の出版物はでリアルタイム閉ループの刺激とin vitroでの学習の指示再現可能な目標を示した現在の神経回路網の活動3に応答。
MEAの文化はしばしば凝り性で繊細なものですが、そのシンプルさとアクセシビリティ(インタクトな動物と比較して)のおかげで、彼らはネットワークレベルでの神経活動を研究するための強力なモデルを提供しています。
The authors have nothing to disclose.
我々は、プロトコル上で貴重なコメントを提供するためポッターのグループのメンバーに感謝したいと思います。 、この作品は、神経財団のアメリカアカデミーからCMHへの臨床研究研修フェローシップ、一般医科学研究所(NIGMSからフェローシップによって賄われていたhttp://www.nigms.nih.gov/ JDRへ(GM08169) )、神経疾患のNIH国立研究所からの助成金とストローク(NS054809)、国際緊急援助隊(NS060392)、NSF EFRI助成金(0836017)、コールター財団トランスレーショナルリサーチ賞、とのルースL.キルシュシュタイン国立リサーチサービス賞JDRのトランスレーショナルリサーチのフェローシップ(NS007480)。
Supplies
Equipment:
Solutions and Reagents:
BSA solution:
Make 5% BSA (Sigma A-9418) in phosphate buffered saline pH 7.4 and filtered at 0.2μm. This solution can be prepared ahead of time and stored at 4°C for several months.
Cell Medium:
Combine 90 ml Dulbecco’s modified Eagle’s medium (Irvine Scientific 9024), 10 ml horse serum (Gibco 16050), 1ml sodium pyruvate (100mM, Gibco 11360), 250 μl GlutaMAX (Gibco 35050), and insulin (final concentration 2.5 μg/ml, Sigma I-5500) then pass through a 0.2 μm filter.22 Warm and equilibrate the cell medium in the incubator prior to use.
Dissection solution for preparing papain solution:23
Dissection solution (100ml stock) | Combine in order, filter 0.22 μm and store at 4°C. | |
Component | Volume ml | Final Concentration (mM) |
Double-distilled water | 91.175 | |
1 M MgCl2 | 0.58 | 5.8 mM |
1 M CaCl2 | 0.025 | 0.25 mM |
0.5 M HEPES | 0.32 | 1.6 mM |
0.5% Phenol red | 0.2 | (0.001%) |
0.1 N NaOH | 0.2 | 0.2 mM |
2 M Na2SO4 | 4.5 | 90 mM |
1 M K2SO4 | 3.0 | 30 mM |
0.1 M Kynurenic acid | 1.0 | 1 mM |
5 mM APV | 1.0 | 0.05 mM |
This solution can be prepared ahead of time and stored at 4°C for several months.
DNAse I:
Invitrogen (#18047019). 50μl aliquots are flash frozen and stored at -80°C. An aliquot is thawed in the laminar flow hood prior to starting the cell dissociation process.
Hank’s balanced salt solution:
Sigma (#4891). A 1X solution is prepared in deionized water, sterile filtered at 0.2μm and stored at 4°C.
Hibernate solution:
Prepare on day of culturing. Combine 98 ml L-15 medium (Invitrogen 11415) with 2 ml B-27 supplement (50X, Invitrogen #17504) and filter at 0.2 μm.
Laminin solution:
Prepare on day of culturing. Dilute 20μl of laminin (1mg/ml, Sigma L-2020) in 980 μl cell medium for a final concentration of 0.02mg/ml. 20 μl aliquots of the laminin (1mg/ml) are stored at -80°C and thawed just prior to use. Thawing should occur on the bench top and not in the water bath as rapid thawing can sometimes lead to gelling of the laminin.
Papain solution:23
Warm 10 ml of dissection solution (above) to 30-32°C. Add 200 units papain (Sigma P-4762) and 1.6 mg L-cysteine (Sigma C-7880). Adjust pH to 7.4 with about 14 μl of 0.1 N NaOH. Incubate for about 30 minutes until the solution clears, filter 0.2 μm, flash freeze with liquid nitrogen in 2 ml aliquots in 15 ml polypropylene sterile conical vials and store at -80°C. Thaw an aliquot at 35-37°C prior to starting protocol.
Polyethyleneimine (PEI) solution:13
100 μl of PEI (50% w/v, Sigma P-3143) is diluted in 100 ml sodium borate buffer (0.1 M pH 8.4, Sigma B-9876) for a final concentration of 0.05% w/v. Sterile filter at 0.2 μm. This can be prepared in advance and stored at 4°C for months.
Sterile de-ionized water:
Autoclave and allow to cool to room temperature prior to use.
Trypsin (0.25% with EDTA, Gibco 25200):
1ml aliquots are flash frozen and stored at -80°C. Aliquots are thawed in the 35-37°C water bath prior to use.