सेल कल्चर तकनीकों ने स्वास्थ्य और रोग में सेलुलर न्यूरोफिज़ियोलॉजी के विभिन्न क्षेत्रों में कई प्रगति को जन्म दिया है। विशेष रूप से, प्राथमिक कोशिका संस्कृतियां, एक प्रयोगशाला जानवर के न्यूरोनल ऊतक से ताजा पृथक, प्रयोगकर्ता को विभिन्न जैव रासायनिक मीडिया और शारीरिक सेटअपों में विविध कोशिकाओं के व्यवहार का बारीकी से अध्ययन करने की अनुमति देती हैं। टाइम-लैप्स वीडियो माइक्रोस्कोपी के साथ संयोजन में सीए^{2 +} -संवेदनशील रंगों जैसे विभिन्न फ्लोरोसेंट शारीरिक संकेतकों का उपयोग करना वास्तविक समय में सेलुलर बायोफिज़िकल और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में बेहतर अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।

एएलएस एक विनाशकारी न्यूरोडीजेनेरेटिव बीमारी है जो ऊपरी और निचले मोटर^{न्यूरॉन्स को} प्रभावित करती है। रोग में पारिवारिक प्रकार का एक जटिल रोगजनन होता है लेकिन ज्यादातर छिटपुट रूप (90% मामलों) का होता ^है। यह सर्वविदित है कि गैर-सेल स्वायत्त तंत्र एएलएस पैथोफिज़ियोलॉजी में योगदान करते हैं, मुख्य रूप से ग्लियल^{कोशिकाओं} की आवश्यक भूमिका के कारण। एएलएस को सूजन के ह्यूमर और सेलुलर कारकों की भागीदारी के साथ एक न्यूरोइन्फ्लेमेटरी बीमारी के रूप में भी जाना जाता है।

इम्युनोग्लोबुलिन जी का व्यापक रूप से एएलएस और अन्य न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों में आणविक मार्कर के रूप में उपयोग किया जाता है। इस मार्कर के सीरम स्तर का अध्ययन रोग ^4,5,6 में न्यूरोइन्फ्लेमेशन की उपस्थिति और चरण का संकेत दे सकता है, जबकि मस्तिष्कमेरु द्रव में इसकी उपस्थिति रक्त मस्तिष्क बाधा 7 के उल्लंघन का संकेत दे सकती^है। आईजीजी को एएलएस रोगियों के रीढ़ की हड्डी मोटर न्यूरॉन्स में जमा के रूप में भी पहचाना^{गया था}। फिर भी, इस दृष्टिकोण ने रोग के चरण और विशेषताओं के साथ आईजीजी के स्तर के सहसंबंध में कुछ विसंगतियां दिखाई^हैं।

एएलएस रोगियों (एएलएस आईजीजी) के सेरा से अलग आईजीजी भोले एस्ट्रोसाइट्स⁸ और न्यूरॉन्स में ग्लूटामेट रिलीज में कैल्शियम प्रतिक्रिया को प्रेरित कर सकता है, जो एक एक्साइटोटॉक्सिक प्रभाव की ओर इशारा करता है- एएलएस पैथोलॉजी⁹ की एक पहचान। हालांकि, एचएसओडी 1^{जी 9 3 ए एएलएस चूहा} मॉडल (मानव एसओडी 1 उत्परिवर्तन¹⁰ की कई प्रतियां युक्त) पर अध्ययन ने सुसंस्कृत न्यूरोग्लियल कोशिकाओं 11, ऊतक^12,13,14, या जीवित जानवरों ¹³ में ऑक्सीडेटिव तनाव के कई मार्कर दिखाए। यह उल्लेखनीय है कि एएलएस चूहे मॉडल से सुसंस्कृत एस्ट्रोसाइट्स गैर-ट्रांसजेनिक लिटरमेट्स¹¹ से एस्ट्रोग्लिया की तुलना में पेरोक्साइड द्वारा प्रेरित ऑक्सीडेटिव तनाव के लिए अधिक प्रवण थे।

संस्कृति में माइक्रोग्लियल कोशिकाएं एएलएस आईजीजी से कम स्पष्ट तरीके से प्रभावित होती हैं। अर्थात्, एक बीवी -2 माइक्रोग्लियल सेल लाइन ने केवल 4/11 एएलएस आईजीजी रोगी नमूने¹⁵ के आवेदन के जवाब में ऑक्सीडेटिव तनाव के फ्लोरोसेंट मार्करों से संकेत में वृद्धि प्रदर्शित की। यह सर्वविदित है कि माइक्रोग्लिया कई न्यूरोइन्फ्लेमेटरी विकृतियों में भाग लेते हैं, जो एएलएस^16,17 के गैर-सेल स्वायत्त तंत्र में ऑक्सीडेटिव तनाव और देर से प्रगति चरण को ^{जोड़ते हैं}। फिर भी, एएलएस आईजीजी के साथ डेटा ने संकेत दिया कि ये कोशिकाएं एएलएस सूजन के इन ह्यूमरल कारकों के लिए एस्ट्रोसाइट्स के रूप में प्रतिक्रियाशील नहीं हो सकती हैं। एएलएस मुराइन मॉडल से प्राथमिक एस्ट्रोसाइट्स के साथ कई अध्ययन किए गए हैं, न केवल पिल्ले में बल्कि रोगसूचक जानवरों में भी, या तो मस्तिष्क पर या रीढ़ की हड्डी^पर 18,19,20,21। यह माइक्रोग्लियल प्राथमिक संस्कृतियों के लिए भी सच है, हालांकि एस्ट्रोसाइट्स की तुलना में कुछ हद तक और भ्रूण चरण ^22,23,24 पर मस्तिष्क क्षेत्रों से।

हम संस्कृति में कोशिकाओं पर सीए^{2 +} के टाइम-लैप्स वीडियो इमेजिंग का उपयोग मुख्य रूप से एक्साइटोटॉक्सिसिटी के शारीरिक मार्कर के रूप में इस आयन के इंट्रासेल्युलर क्षणिकों का पालन करने के साधन के रूप में करते हैं। इस प्रकार, इन क्षणिकों (आयाम, क्षणिक, वृद्धि-समय, आवृत्ति के तहत क्षेत्र) के बायोफिज़िकल लक्षण वर्णन द्वारा शोधकर्ता न्यूरोडीजेनेरेशन के विभिन्न सेलुलर मॉडल से प्रयोगात्मक नैदानिक पैरामीटर प्राप्त कर सकता है। इस प्रकार यह तकनीक रोग बायोमाकर्स के रूप में आईजीजी के मात्रात्मक शारीरिक मूल्यांकन का लाभ प्रदान करती है। एएलएस के प्रेरण में आईजीजी और सीए^{2 +} की भूमिका पर साहित्य का एक बड़ा निकाय है। इनमें से अधिकांश अध्ययन रोगी आईजीजी को प्रयोगात्मक जानवरों ^{25,26,27,28,29} में इंजेक्ट करके एएलएस को प्रेरित करके किए गए थे, जिसने तब इंट्रासेल्युलर सीए^{2 +} ऊंचाई और आईजीजी जमाव दिखाया था। अध्ययनों की एक पंक्ति ने विट्रो^30,31,32 में मोटर सिनैप्स पर एएलएस आईजीजी ^के प्रभाव का पता ^{लगाया}। उपरोक्त संदर्भ में, यहां प्रस्तुत तकनीक एएलएस के गैर-सेल स्वायत्त तंत्र में महत्वपूर्ण खिलाड़ियों के रूप में ग्लियल कोशिकाओं पर ध्यान केंद्रित करती है और न्यूरोइन्फ्लेमेशन के ह्यूमरल कारकों के रूप में आईजीजी के लिए उनकी संभावित उत्तेजक प्रतिक्रिया को निर्धारित करती है। इस दृष्टिकोण का विभिन्न सेल कल्चर सिस्टम में और सामान्य सूजन के सेलुलर मॉडल में पूरे सेरा, सीएसएफ या साइटोकिन्स जैसे अन्य ह्यूमरल कारकों के परीक्षण में व्यापक अनुप्रयोग हो सकता है।

यह पेपर बताता है कि स्प्रैग डॉवले चूहों के कॉर्टिकिस से ग्लियल कोशिकाओं, एस्ट्रोसाइट्स और माइक्रोग्लिया की प्राथमिक संस्कृतियों को कैसे तैयार किया जाए और रोगी सेरा-व्युत्पन्न आईजीजी के साथ एएलएस पैथोफिज़ियोलॉजी का अध्ययन करने के लिए इन कोशिकाओं का उपयोग कैसे किया जाए। प्रोटोकॉल सुसंस्कृत कोशिकाओं (चित्रा 1) की डाई-लोडिंग और टाइम-लैप्स वीडियो इमेजिंग प्रयोगों में सीए^{2 +} परिवर्तनों की रिकॉर्डिंग के लिए विस्तृत हैं। वीडियो रिकॉर्डिंग के उदाहरण बताएंगे कि एटीपी की तुलना में ग्लियल कोशिकाएं एएलएस आईजीजी पर कैसे प्रतिक्रिया करती हैं, बाद में प्यूरीनर्जिक झिल्ली रिसेप्टर्स को सक्रिय करती हैं। पहली बार दिखाया गया है कि एचएसओडी 1^{जी 9 3 ए} एएलएस चूहे के मस्तिष्क से अलग एस्ट्रोसाइट्स गैर-ट्रांसजेनिक नियंत्रणों की तुलना में एएलएस आईजीजी के लिए अधिक स्पष्ट सीए^{2 +} प्रतिक्रिया के साथ कैसे प्रतिक्रिया करते हैं और इस प्रक्रिया को सीए^{2 +} स्टोर ऑपरेशन में अंतर से कैसे संबंधित किया जाए। इसके अलावा दिखाया गया है कि माइक्रोग्लियल कोशिकाओं में कैल्शियम इमेजिंग का एक उदाहरण एएलएस आईजीजी के साथ तीव्र रूप से चुनौती दी गई है, जिसमें इंट्रासेल्युलर कैल्शियम की केवल मामूली प्रतिक्रिया है।