JoVE Journal > Neuroscience
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Nederlands

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Neuroscience

Hoogwaardige aanvalsachtige activiteit van acute hersenplakjes met behulp van een complementair metaaloxide-halfgeleider micro-elektrode-array-systeem met hoge dichtheid

Published: September 27, 2024
doi:
10.3791/67065
, , , , , , , ,
1Department of Cell Biology and Physiology,Brigham Young University, 2Neuroscience Center,Brigham Young University, 3Department of Statistics,Brigham Young University, 4Department of Biology,Brigham Young University, 5Department of Physics and Astronomy,Brigham Young University

Summary

Hier schetsen we een protocol voor het gebruik van complementaire metaaloxide-halfgeleider high-density micro-elektrode array-systemen (CMOS-HD-MEA’s) om aanvalsachtige activiteit van ex vivo hersenplakjes vast te leggen.

Abstract

Complementaire metaaloxide-halfgeleider high-density micro-electrode array (CMOS-HD-MEA)-systemen kunnen neurofysiologische activiteit van celculturen en ex vivo hersenplakjes registreren in ongekend elektrofysiologisch detail. CMOS-HD-MEA’s werden voor het eerst geoptimaliseerd om hoogwaardige neuronale eenheidsactiviteit van celculturen vast te leggen, maar er is ook aangetoond dat ze kwaliteitsgegevens produceren van acute retinale en cerebellaire plakjes. Onderzoekers hebben onlangs CMOS-HD-MEA’s gebruikt om lokale veldpotentialen (LFP’s) van acute, corticale hersenplakjes van knaagdieren vast te leggen. Een LFP van belang is epileptische activiteit. Hoewel veel gebruikers korte, spontane epileptiforme ontladingen hebben geproduceerd met behulp van CMOS-HD-MEA’s, produceren maar weinig gebruikers op betrouwbare wijze hoogwaardige aanvalsachtige activiteit. Veel factoren kunnen bijdragen aan deze moeilijkheid, waaronder elektrische ruis, de inconsistente aard van het produceren van epileptische activiteit bij het gebruik van ondergedompelde opnamekamers en de beperking dat 2D CMOS-MEA-chips alleen opnemen vanaf het oppervlak van de hersenschijf. De technieken die in dit protocol worden beschreven, moeten gebruikers in staat stellen om met een CMOS-HD-MEA-systeem consequent hoogwaardige aanvalsachtige activiteit van acute hersenplakjes te induceren en vast te leggen. Daarnaast schetst dit protocol de juiste behandeling van CMOS-HD-MEA-chips, het beheer van oplossingen en brain slices tijdens experimenten en het onderhoud van apparatuur.

Introduction

In de handel verkrijgbare high-density micro-electrode array (HD-MEA)-systemen, waaronder een MEA-chip met duizenden registratiepunten 1,2 en een MEA-platform om de gegevens te versterken en te digitaliseren, zijn een opkomend hulpmiddel voor elektrofysiologisch onderzoek. Deze HD-MEA-systemen maken gebruik van complementaire metaaloxide-halfgeleidertechnologie (CMOS) om elektrofysiologische gegevens met hoge gevoeligheid vast te leggen van celculturen en ex vivo hersenschijfpreparaten. Deze MEA-systemen bieden een ongekende ruimtelijke en temporele resolutie voor neurofysiologisch onderzoek via hoge elektrodedichtheid en hoogwaardige signaal-ruisverhoudingen3. Deze technologie is meestal gebruikt om extracellulaire actiepotentialen te bestuderen, maar het kan ook hoogwaardige lokale veldpotentialen (LFP’s) van verschillende neuronale hersenschijfpreparaten vastleggen 4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15 . Dankzij de bovengenoemde opnamemogelijkheid met hoge resolutie van CMOS-HD-MEA-systemen kunnen gebruikers elektrofysiologische activiteit met grote ruimtelijke nauwkeurigheid volgen 16,17,18. Deze mogelijkheid is met name relevant voor het volgen van propagatiepatronen van netwerk-LFP’s 5,12,15,19,20,21. Daarom kunnen CMOS-HD-MEA-systemen een ongekend inzicht bieden in de voortplantingspatronen van fysiologische en pathologische activiteit van verschillende celkweek- en hersenplakpreparaten. Van bijzonder belang is dat deze mogelijkheden van CMOS-HD-MEA-systemen onderzoekers in staat kunnen stellen om aanvalspatronen van verschillende hersengebieden tegelijkertijd te contrasteren en te testen hoe verschillende anti-epileptische stoffen deze patronen beïnvloeden. Door dit te doen, biedt het een innovatieve methode voor het bestuderen van ictogenese en ictale propagatie en om te begrijpen hoe farmacologie pathologische netwerkactiviteit verstoort 7,10,14. Daarom kunnen deze nieuwe capaciteiten van CMOS-HD-MEA-systemen een belangrijke bijdrage leveren aan het onderzoek naar neurologische aandoeningen, en ook helpen bij het onderzoek naar de ontdekking van geneesmiddelen 5,7,11,22. We streven ernaar om details te verstrekken over het gebruik van CMOS-HD-MEA-systemen om aanvalsachtige activiteit te bestuderen.

Bij het gebruik van CMOS-HD-MEA-systemen om LFP’s te bestuderen, zoals epileptiforme activiteit in acute hersenplakjes, kunnen gebruikers voor veel uitdagingen komen te staan, waaronder slopende elektrische ruis, het gezond houden van het plakje tijdens experimenten en het detecteren van een kwaliteitssignaal van een tweedimensionale (2D) CMOS-MEA-chip die alleen opneemt vanaf het oppervlak van het hersenplakje. Dit protocol beschrijft de basisstappen voor het correct aarden van het MEA-platform en andere apparatuur die bij experimenten wordt gebruikt, een cruciale stap die mogelijk individuele aanpassing vereist voor elke laboratoriumopstelling. Daarnaast bespreken we stappen om te helpen bij het gezond houden van de hersenplak tijdens lange opnames in de ondergedompelde kamers die worden gebruikt met CMOS-HD-MEA-systemen 23,24,25. Bovendien gebruiken de meeste CMOS-HD-MEA-systemen, in tegenstelling tot meer gebruikelijke elektrofysiologische opnamemethoden, die diep in het hersensegment opnemen, 2D-chips die niet in het plakje doordringen. Daarom hebben deze systemen een gezonde neuronale buitenlaag nodig om het merendeel van de geregistreerde LFP-signalen te produceren. Andere uitdagingen zijn onder meer het visualiseren van de enorme hoeveelheid gegevens die door duizenden elektroden worden gegenereerd. Om deze uitdagingen te overwinnen, raden we een eenvoudig maar effectief protocol aan dat de kans vergroot op het bereiken van hoogwaardige netwerkepileptiforme activiteit die zich over het hersensegment verspreidt. We voegen ook een korte beschrijving toe van een openbaar beschikbare grafische gebruikersinterface (GUI) die we hebben ontwikkeld met bijbehorende bronnen om te helpen bij gegevensvisualisatie10.

Eerdere publicaties hebben gerelateerde protocollen verstrekt voor het gebruik van MEA-registratiesystemen 26,27,28,29. Dit werk is echter bedoeld om onderzoekers te helpen die CMOS-HD-MEA-systemen met 2D-chips gebruiken, met name degenen die hoogwaardige epileptiforme activiteit van hersenplakjes willen bestuderen. Daarnaast vergelijken we twee van de meest voorkomende oplossingsmanipulaties voor inductie van aanvalsachtige activiteit, namelijk de paradigma’s van 0 Mg2+ en 4-AP, om gebruikers te helpen de meest geschikte convulsieve media voor hun specifieke toepassing te identificeren. Hoewel het protocol in de eerste plaats gericht is op het genereren van aanvalsachtige activiteit, kan het worden aangepast om andere elektrofysiologische verschijnselen te onderzoeken met behulp van hersenplakjes.

Protocol

Procedures met muizen werden goedgekeurd door het Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) van de Brigham Young University. Mannelijke en vrouwelijke (n = 8) C57BL/6 muizen van ten minste P21 oud werden gebruikt in de volgende experimenten. Figuur 1: Schematische figuur van CMOS-HD-MEA …

Representative Results

Zoals standaard is bij het visualiseren van activiteit van vele kanalen 1,4,5,10, vinden we het nuttig om eerst een rasterplot te genereren van de gegevens die we met de CMOS-HD-MEA verzamelen (Figuur 4A,C,E). Deze grafiek kan een vogelperspectief creëren van de activiteit in alle opnamekanalen in…

Discussion

Dit protocol bevat specifieke richtlijnen met betrekking tot acuut beheer van hersenplakjes die veelvoorkomende problemen aanpakken waarmee CMOS-HD-MEA-gebruikers worden geconfronteerd, namelijk geluidsontwikkeling onder de hersenplak en het handhaven van een gezonde omgeving voor de hersenschijf. Ruisontwikkeling onder de slice treedt op wanneer de slice niet goed aan de array is gehecht; Als de hersenplak niet voldoende wordt gehecht, kunnen er luchtbellen onder de plak ontstaan, wat r…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

De auteurs bedanken voormalige en huidige Parrish-lableden voor hun bewerkingen aan dit manuscript. We willen ook Alessandro Maccione van 3Brain bedanken voor zijn feedback op dit werk. Dit werk werd gefinancierd door een AES/EF Junior Investigator Award en door de Brigham Young University Colleges of Life Sciences and of Physical and Mathematical Sciences.

Materials

2D Workbench Cloudray LM04CLLD26B
4-Aminopyridine Sigma-Aldrich 275875
Accura Chip 3Brain Accura HD-MEA CMOS-HD-MEA chip
Agarose Thermo Fisher Scientific BP160-100
Vibration isolation table Kinetic Systems 91010124
Beaker for the slice holding chamber, 270 mL VWR 10754-772
BioCam 3Brain BioCAM DupleX CMOS-HD-MEA platform
Brainwave Software 3Brain Version 4 CMOS-HD-MEA software
Calcium Chloride Thermo Fisher Scientific BP510-500
Carbogen Airgas X02OX95C2003102
Carbogen Airgas 12005
Carbogen Stones Supelco 59277
Compresstome Precissionary VF-300-0Z
Computer Dell Precission3650
Crocodile Clip Grounding Cables JWQIDI B06WGZG17W
Detergent Metrex 10-4100-0000
D-Glucose Macron Fine Chemicals 4912-12
Dihydrogen Sodium Phosphate Thermo Fisher Scientific BP329-500
DinoCam Dino-Lite AM73915MZTL
Ethanol Thermo Fisher Scientific A407P-4
Forceps Fine Science Tools 11980-13
Hot plate Thermo Fisher Scientific SP88857200
Ice Machine Hoshizaki F801MWH
Inflow and outflow needles Jensen Global JG 18-3.0X
Inline Solution Heater Warner Instruments SH-27B
Isofluorine Dechra 08PB-STE22002-0122
Kim Wipes Thermo Fisher Scientific 06-666
Magnesium Chloride Thermo Fisher Scientific FLM33500
Micropipets Gilson F144069
Mili-Q Water Filter Mili-Q ZR0Q008WW
Paintbrush Daler Rowney AF85 Round: 0
Paper Filter Whatman EW-06648-24
Parafilm American National Can PM996
Perfusion System Multi Channel System PPS2
Pipetor Thermo Fisher Scientific FB14955202
Platinum Harp 3Brain 3Brain
Potassium Chloride Thermo Fisher Scientific P330-3
Razor blade Personna BP9020
Scale Metter Toledo AB204
Scissors Solingen 92008
Slice Holding Chamber Custom Custom Custom 3D Printer Design, available upon request
Sodium Bicarbonate Macron Fine Chemicals 7412-06
Sodium Chloride Thermo Fisher Scientific S271-3
Temperature Control Box Warner Instruments TC344B
Transfer Pipettes Genesee Scientific 30-200
Tubing Tygon B-44-3 TPE
Vibratome VZ-300 Precissionary VF-00-VM-NC
Weigh Boat Electron Microscopy Sciences 70040
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Obien, M. E. J., Frey, U. Large-scale, high-resolution microelectrode arrays for interrogation of neurons and networks. Adv Neurobiol. 22, 83-123 (2019).
  2. Schroter, M., et al. Functional imaging of brain organoids using high-density microelectrode arrays. MRS Bull. 47 (6), 530-544 (2022).
  3. Miccoli, B., et al. High-density electrical recording and impedance imaging with a multi-modal CMOS multi-electrode array chip. Front Neurosci. 13, 641 (2019).
  4. Emery, B. A., Hu, X., Khanzada, S., Kempermann, G., Amin, H. High-resolution CMOS-based biosensor for assessing hippocampal circuit dynamics in experience-dependent plasticity. Biosens Bioelectron. 237, 115471 (2023).
  5. Ferrea, E., et al. high-resolution electrophysiological imaging of field potentials in brain slices with microelectronic multielectrode arrays. Front Neural Circuits. 6, 80 (2012).
  6. Gagliano, G., et al. Non-linear frequency dependence of neurovascular coupling in the cerebellar cortex implies vasodilation-vasoconstriction competition. Cells. 11 (6), 1047 (2022).
  7. Goodchild, S. J., et al. Molecular pharmacology of selective Na(V)1.6 and dual Na(V)1.6/Na(V)1.2 channel inhibitors that suppress excitatory neuronal activity ex vivo. ACS Chem Neurosci. 15 (6), 1169-1184 (2024).
  8. Hu, X., Khanzada, S., Klutsch, D., Calegari, F., Amin, H. Implementation of biohybrid olfactory bulb on a high-density CMOS-chip to reveal large-scale spatiotemporal circuit information. Biosens Bioelectron. 198, 113834 (2022).
  9. Kim, S., et al. Alteration of neural network and hippocampal slice activation through exosomes derived from 5XFAD nasal lavage fluid. Int J Mol Sci. 24 (18), 14064 (2023).
  10. Mahadevan, A., Codadu, N. K., Parrish, R. R. Xenon LFP analysis platform is a novel graphical user interface for analysis of local field potential from large-scale MEA recordings. Front Neurosci. 16, 904931 (2022).
  11. Medrihan, L., Ferrea, E., Greco, B., Baldelli, P., Benfenati, F. Asynchronous GABA release is a key determinant of tonic inhibition and controls neuronal excitability: A study in the synapsin II-/- mouse. Cereb Cortex. 25 (10), 3356-3368 (2015).
  12. Monteverdi, A., Di Domenico, D., D’Angelo, E., Mapelli, L. Anisotropy and frequency dependence of signal propagation in the cerebellar circuit revealed by high-density multielectrode array recordings. Biomedicines. 11 (5), 1475 (2023).
  13. Obien, M. E. J., Hierlemann, A., Frey, U. Accurate signal-source localization in brain slices by means of high-density microelectrode arrays. Sci Rep. 9 (1), 788 (2019).
  14. Thouta, S., et al. Pharmacological determination of the fractional block of Nav channels required to impair neuronal excitability and ex vivo seizures. Front Cell Neurosci. 16, 964691 (2022).
  15. Tognolina, M., Monteverdi, A., D’Angelo, E. Discovering microcircuit secrets with multi-spot imaging and electrophysiological recordings: The example of cerebellar network dynamics. Front Cell Neurosci. 16, 805670 (2022).
  16. Hierlemann, A., Frey, U., Hafizovic, S., Heer, F. Growing cells atop microelectronic chips: Interfacing electrogenic cells in vitro with CMOS-based microelectrode arrays. Proceedings of the IEEE. 99 (2), 252-284 (2011).
  17. Maccione, A., et al. Experimental investigation on spontaneously active hippocampal cultures recorded by means of high-density MEAs: Analysis of the spatial resolution effects. Front Neuroeng. 3, 4 (2010).
  18. van Vliet, E., et al. Electrophysiological recording of re-aggregating brain cell cultures on multi-electrode arrays to detect acute neurotoxic effects. Neurotoxicology. 28 (6), 1136-1146 (2007).
  19. Emery, B. A., et al. Large-scale multimodal recordings on a high-density neurochip: Olfactory bulb and hippocampal networks. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2022, 3111-3114 (2022).
  20. Veleanu, M., et al. Modified climbing fiber/Purkinje cell synaptic connectivity in the cerebellum of the neonatal phencyclidine model of schizophrenia. Proc Natl Acad Sci U S A. 119 (21), e2122544119 (2022).
  21. Giansante, G., et al. Neuronal network activity and connectivity are impaired in a conditional knockout mouse model with PCDH19 mosaic expression. Mol Psychiatry. , (2023).
  22. Dossi, E., Blauwblomme, T., Nabbout, R., Huberfeld, G., Rouach, N. Multi-electrode array recordings of human epileptic postoperative cortical tissue. J Vis Exp. (92), e51870 (2014).
  23. Hajos, N., et al. Maintaining network activity in submerged hippocampal slices: importance of oxygen supply. Eur J Neurosci. 29 (2), 319-327 (2009).
  24. Hill, M. R., Greenfield, S. A. The membrane chamber: a new type of in vitro recording chamber. J Neurosci Methods. 195 (1), 15-23 (2011).
  25. Raimondo, J. V., et al. Methodological standards for in vitro models of epilepsy and epileptic seizures. A TASK1-WG4 report of the AES/ILAE Translational Task Force of the ILAE. Epilepsia. 58 (Suppl 4), 40-52 (2017).
  26. Hales, C. M., Rolston, J. D., Potter, S. M. How to culture, record and stimulate neuronal networks on micro-electrode arrays (MEAs). J Vis Exp. (39), 2056 (2010).
  27. Lin, C. H., Lee, J. K., LaBarge, M. A. Fabrication and use of microenvironment microarrays (MEArrays). J Vis Exp. (68), 4152 (2012).
  28. Panuccio, G., Colombi, I., Chiappalone, M. Recording and modulation of epileptiform activity in rodent brain slices coupled to microelectrode arrays. J Vis Exp. 135, 57548 (2018).
  29. Patel, C., Muthuswamy, J. High efficiency, site-specific transfection of adherent cells with siRNA using microelectrode arrays (MEA). J Vis Exp. 67, e4415 (2012).
  30. Ting, J. T., Daigle, T. L., Chen, Q., Feng, G. Acute brain slice methods for adult and aging animals: application of targeted patch clamp analysis and optogenetics. Methods Mol Biol. 1183, 221-242 (2014).
  31. Papouin, T., Haydon, P. G. Obtaining acute brain slices. Bio Protoc. 8 (2), e2699 (2018).
  32. Ting, J. T., et al. Preparation of acute brain slices using an optimized N-Methyl-D-glucamine protective recovery method. J Vis Exp. 132, 53825 (2018).
  33. Van Hoeymissen, E., Philippaert, K., Vennekens, R., Vriens, J., Held, K. Horizontal hippocampal slices of the mouse brain. J Vis Exp. (163), 61753 (2020).
  34. . 3Brain Available from: https://www.3brain.com/ (2022)
  35. Bridges, D. C., Tovar, K. R., Wu, B., Hansma, P. K., Kosik, K. S. MEA Viewer: A high-performance interactive application for visualizing electrophysiological data. PLoS One. 13 (2), e0192477 (2018).
  36. Hawrylycz, M., et al. Inferring cortical function in the mouse visual system through large-scale systems neuroscience. Proc Natl Acad Sci U S A. 113 (27), 7337-7344 (2016).
  37. Maccione, A., et al. Microelectronics, bioinformatics and neurocomputation for massive neuronal recordings in brain circuits with large scale multielectrode array probes. Brain Res Bull. 119 (Pt B), 118-126 (2015).
  38. . 3Brain Available from: https://www.3brain.com/products/software/brainwave4 (2022)
  39. Mahadevan, A. . Xenon LFP Analysis. , (2022).
  40. Mahadevan, A. . xenon-lfp-analysis github. , (2022).
  41. Codadu, N. K., et al. Divergent paths to seizure-like events. Physiol Rep. 7 (19), e14226 (2019).
  42. Kirsch, G. E., Drewe, J. A. Gating-dependent mechanism of 4-aminopyridine block in two related potassium channels. J Gen Physiol. 102 (5), 797-816 (1993).
  43. Levesque, M., Salami, P., Behr, C., Avoli, M. Temporal lobe epileptiform activity following systemic administration of 4-aminopyridine in rats. Epilepsia. 54 (4), 596-604 (2013).
  44. Myers, T. L., Gonzalez, O. C., Stein, J. B., Bazhenov, M. Characterizing concentration-dependent neural dynamics of 4-Aminopyridine-induced epileptiform activity. Epilepsy J. 4 (2), 128 (2018).
  45. Perreault, P., Avoli, M. Physiology and pharmacology of epileptiform activity induced by 4-aminopyridine in rat hippocampal slices. J Neurophysiol. 65 (4), 771-785 (1991).
  46. Rutecki, P. A., Lebeda, F. J., Johnston, D. 4-Aminopyridine produces epileptiform activity in hippocampus and enhances synaptic excitation and inhibition. J Neurophysiol. 57 (6), 1911-1924 (1987).
  47. Chen, Y., Chad, J. E., Cannon, R. C., Wheal, H. V. Reduced Mg2+ blockade of synaptically activated N-methyl-D-aspartate receptor-channels in CA1 pyramidal neurons in kainic acid-lesioned rat hippocampus. Neuroscience. 88 (3), 727-739 (1999).
  48. Fujiwara-Tsukamoto, Y., Isomura, Y., Takada, M. Comparable GABAergic mechanisms of hippocampal seizure-like activity in posttetanic and low-Mg2+ conditions. J Neurophysiol. 95 (3), 2013-2019 (2006).
  49. Swartzwelder, H. S., Anderson, W. W., Wilson, W. A. Mechanism of electrographic seizure generation in the hippocampal slice in Mg2+-free medium: the role of GABAa inhibition. Epilepsy Res. 2 (4), 239-245 (1988).
  50. Trevelyan, A. J., Graham, R. T., Parrish, R. R., Codadu, N. K. Synergistic positive feedback mechanisms underlying seizure initiation. Epilepsy Curr. 23 (1), 38-43 (2023).
  51. Croning, M. D., Haddad, G. G. Comparison of brain slice chamber designs for investigations of oxygen deprivation in vitro. J Neurosci Methods. 81 (1-2), 103-111 (1998).
  52. Hajos, N., Mody, I. Establishing a physiological environment for visualized in vitro brain slice recordings by increasing oxygen supply and modifying aCSF content. J Neurosci Methods. 183 (2), 107-113 (2009).
  53. Huang, Y., Williams, J. C., Johnson, S. M. Brain slice on a chip: opportunities and challenges of applying microfluidic technology to intact tissues. Lab Chip. 12 (12), 2103-2117 (2012).
  54. Andrew, R. D., et al. The critical role of spreading depolarizations in early brain injury: Consensus and contention. Neurocrit Care. 37 (Suppl 1), 83-101 (2022).
  55. Devonshire, I. M., Dommett, E. J., Grandy, T. H., Halliday, A. C., Greenfield, S. A. Environmental enrichment differentially modifies specific components of sensory-evoked activity in rat barrel cortex as revealed by simultaneous electrophysiological recordings and optical imaging in vivo. Neuroscience. 170 (2), 662-669 (2010).
  56. Parrish, R. R., Codadu, N. K., Mackenzie-Gray Scott, C., Trevelyan, A. J. Feedforward inhibition ahead of ictal wavefronts is provided by both parvalbumin- and somatostatin-expressing interneurons. J Physiol. 597 (8), 2297-2314 (2019).
  57. Wang, H., Jing, M., Li, Y. Lighting up the brain: genetically encoded fluorescent sensors for imaging neurotransmitters and neuromodulators. Curr Opin Neurobiol. 50, 171-178 (2018).
  58. Yaksi, E., Jamali, A., Diaz Verdugo, C., Jurisch-Yaksi, N. Past, present and future of zebrafish in epilepsy research. FEBS J. 288 (24), 7243-7255 (2021).
  59. He, M. F., et al. Ex vivo calcium imaging for drosophila model of epilepsy. J Vis Exp. 200, 65825 (2023).
  60. Driscoll, N., et al. Multimodal in vivo recording using transparent graphene microelectrodes illuminates spatiotemporal seizure dynamics at the microscale. Commun Biol. 4 (1), 136 (2021).
  61. Parrish, R. R., Grady, J., Codadu, N. K., Trevelyan, A. J., Racca, C. Simultaneous profiling of activity patterns in multiple neuronal subclasses. J Neurosci Methods. 303, 16-29 (2018).
  62. Valderhaug, V. D., et al. Criticality as a measure of developing proteinopathy in engineered human neural networks. bioRxiv. , (2020).
  63. Carleo, G., Lee, Y. -. S., Secondo, A., Miceli, F., Taglialatela, M. Multi-electrode array (MEASs) to investigate pathogenetic disease mechanisms and pharmacological properties in iPSC-derived neurons modelling neuropsychiatric diseases. , 667-672 (2022).
  64. Ruz, I. D., Schultz, S. R. Localising and classifying neurons from high density MEA recordings. J Neurosci Methods. 233, 115-128 (2014).
  65. Franke, F., Natora, M., Boucsein, C., Munk, M. H. J., Obermayer, K. An online spike detection and spike classification algorithm capable of instantaneous resolution of overlapping spikes. J Comput Neurosci. 29 (1-2), 127-148 (2010).
  66. Vollgraf, R., Obermayer, K. Improved optimal linear filters for the discrimination of multichannel waveform templates for spike-sorting applications. IEEE Signal Processing Letters. 13 (3), 121-124 (2006).
  67. Muller, J., et al. High-resolution CMOS MEA platform to study neurons at subcellular, cellular, and network levels. Lab Chip. 15 (13), 2767-2780 (2015).
  68. Mapelli, L., et al. implementation, and functional validation of a new generation of microneedle 3D high-density CMOS multi-electrode array for brain tissue and spheroids. bioRxiv. , (2022).
  69. Reddy, D. S., Kuruba, R. Experimental models of status epilepticus and neuronal injury for evaluation of therapeutic interventions. Int J Mol Sci. 14 (9), 18284-18318 (2013).
  70. Parrish, R. R., Trevelyan, A. J. Stress-testing the brain to understand its breaking points. J Physiol. 596 (11), 2033-2034 (2018).

Tags

Neuroscienceneuroscienceelectrophysiologysubmerged chamberex vivohippocampusneocortex4-aminopyridine0 magnesiumrodent brain sliceslocal field potentialictalHD-MEA

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Blotter, M. L., Stubbs, I. W., Norby, J. H., Holmes, M., Kearsley, B., Given, A., Hine, K., Shepherd, M. R., Parrish, R. R. High-Quality Seizure-Like Activity from Acute Brain Slices Using a Complementary Metal-Oxide-Semiconductor High-Density Microelectrode Array System. J. Vis. Exp. (211), e67065, doi:10.3791/67065 (2024).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image