נוירומודולציית אולטרסאונד ממוקדת של תרביות עצביות במבחנה אנושית במערכי מיקרואלקטרודות מרובות בארות

נוירומודולציית אולטרסאונד ממוקדת. תחום מרגש זה הוא נושא למחקרים מתמשכים בתחום האולטרסאונד הממוקד, פרמטרי הגירוי האופטימליים ליישום מסוים לרוב אינם ידועים. מחקר זה נועד לקביעה שיטתית של פרמטרים אלה באמצעות בדיקות אמפיריות במבחנה על נוירונים.

שיטה זו יכולה לחקור את המנגנון העצבי העומד בבסיס המוקד של נוירומודולציה של צליל על ידי מתן אפשרות לחוקר לנתח את התגובות של נוירונים מהונדסים גנטית ותרופתית. כדי להתחיל לשאוף את מדיום התרבית למלא באר אחת בצלחת תרבית נוירונים 24 באר, לאחר מערכי מיקרו אלקטרודות משובצים או MEA. לאחר הכנת 300 מיליליטר של מים degassed ו deionized, בזהירות למלא אותו אולטרסאונד ממוקד או חרוט מתמר FUS.

באמצעות מוט הברגה מותאם אישית, אבטח את המחזיק המודפס בתלת-ממד למסגרת. מקם את המסגרת כך שראש מתמר FUS יהיה מעל הבאר שתעורר. השתמש בגומייה כדי לאבטח פרפורם מעל הבאר על צלחת MEA 24 באר המכילה את התווך ואת תאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים על ידי האדם או HIPSCs.

הגדר את פרמטרי FUS בפלט החשמל של המתמר או בלוח הבקרה של TPO. ערכי הפרמטרים השונים מוזכרים על המסך. לאחר מכן, יש למרוח ג'ל צימוד על גבי הפרפורם מעל הבאר ולהוריד את מתמר FUS לתוך ג'ל הצימוד תוך שמירה על מגע עם הג'ל עם מינימום בועות אוויר.

התחל את סוניקת FUS על ידי לחיצה על הכפתור הימני התחתון ב- TPO והמתן לפחות חמש דקות בין כל סבב של סוניקציה כדי לאפשר לנוירונים לחזור למצב בסיסי. אם החיבור מתאים, פולס ההדק שנוצר על ידי מערכת FUS יישר באופן אוטומטי את רצף גירוי FUS עם הקלטת MEA. נתח את האות על ידי קריאת זמן הסוניקציה של FUS עם נתוני ההעברה בהתבסס על השינוי בקצב הירי המשויך ל- FUS.

נקודת המוקד של FUS אופיינה הן על ידי הדמיה על יריעות תרמיות כרומטיות והן באמצעות סריקת הידרופון מים. השלבים שלאחר העיבוד, כולל סינון, סף וחישוב קצב הירי, סיננו את הרעש מהסביבה כדי לחשוף את השינויים בפעילות העצבית הנגרמים על ידי FUS. תרשימי הרסטר הראו את הקוצים שזוהו בכל ערוץ.

תרשים קצב הירי הראה כי פרמטרי הגירוי שנבחרו הגדילו את קצב הירי העצבי. קצב הירי לפני FUS היה 140 הרץ, בעוד שקצב הירי שלאחר FUS היה 786 הרץ עם FUS גל רציף. שינוי מצב הסוניקציה של FUS שינה גם את משך הזמן לפני שהנוירונים חוזרים למצב הבסיס שלהם.

חשוב למזער בזהירות את היווצרות הבועות בעת הנחת המתמר על ממשק הפרפורם. שיקול נוסף הוא הכוח החשמלי המועבר למתמר. ההספק חייב להיות גבוה מספיק כדי לגרום להשפעה, אך חייב להיות נמוך מספיק כדי לא לגרום למתמר או נזק לתאים.

טכניקה זו יכולה לזהות את פרמטר הגירוי האופטימלי לטיפול במחלת פרקינסון והפרעות נוירולוגיות אחרות, תוך ביטול הסיכון הקשור לניתוח פולשני, כולל נזק בלתי הפיך, החלמה ממושכת וזמן שיקום. מאמצים נוספים לחשוף את המנגנון שלה ולשלוט באופטימיזציה פרה-קלינית נחוצים כדי להבטיח בטיחות במחקרים עתידיים, כולל ניסויים קליניים.