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Maestro Edge/Pro 高通量微电极阵列系统
-脑卒中研究案例(抑制TRPV3通道可防止缺血性脑损伤)
对于脑卒中治疗方案的研究,以前都聚焦在NMDA受体的阻断。由于这个思路一直没能形成可以转化至临床的成果,人们开始考虑在中风后的持续损伤中,是不是还存在NMDA之外的疾病机理。研究者基于tMCAO(大脑中动脉短暂阻塞再灌注)小鼠模型,研究了TRPV3通道在大脑缺血/再灌注损伤(I/R injury)发病机制中的作用。
为了验证TRPV3抑制剂对于神经元功能的抑制作用,作者使用Maestro MEA系统记录了小鼠原代皮层神经元在连翘酯苷B作用下的电生理信号。数据在下方的图6A-B中。经过数据分析,我们发现100 mmol/L的连翘酯苷B能降低神经元在发放、簇放电频率及同步性指数这些方面的电生理水平。
图6-A:从单个电极上记录到的小鼠原代皮层神经元的原始发放信号,及以柱状图形式体现的平均放电频率比值(以control组第一次记录的值为参照,黑色柱代表对照组,蓝色代表处理组)。
左侧图例展示了对照组和处理组的典型自发放电特征,结合右侧的柱状图,可以发现两者之间在振幅和发放密度方面的差异很小;左图下方为100 mmol/L的FB处理后,在同样条件下(时长为0.5秒)对同样的样本开展的信号记录结果。原始信号和发放频率统计柱状图都明确提示了药物处理所导致的发放数减少现象。
图6-B:切换到发放频率热图显示模式,再来从单孔中整个微电极阵列所记录到的神经网络活动视角进行药物作用的分析。
图示的比例尺范围对应0和50Hz两个频率极限值,并由深蓝色过渡到深红色做出视觉指示。将每个电极在某个时间点记录到其周边神经元的发放频率色调,按照电极在阵列中的物理位置进行排列,就能以左侧的单孔阵列神经元活动热图来反映出网络的电活跃程度。通过对单孔内样本的单电极簇放电频率这个参数进行计算并在样本间开展比较,我们就能得到右侧的柱状图。
从上述的结果中,我们推断出无论对于神经元还是神经网络而言,FB的作用都会显著降低其发放频率,从而抑制样本的电活跃程度。根据MEA的结果,作者发现NRXN1+/- hiPSC神经元有活动性缺陷的现象。这提示我们NRXN1+/-的缺失或许对细胞信号传导有影响。
神经网络功能实时检测攻略
◆ ◆ ◆ ◆
PART I 原理介绍
为什么要检测神经电活动?
研究证明构建体外神经元疾病模型是研究神经元功能和神经系统复杂疾病的一个有效策略。细胞成像、基因表达分析或者蛋白印迹这些方法能够全面地反应神经疾病模型的复杂性吗?神经网络功能又是怎样的?科学家们很难得到一个完整的答案。而使用Maestro MEA技术,任何科学家都能够快速简单地高通量检测活细胞的网络电活动。
什么是高通量微电极阵列?
Axion的MEA板底部紧密嵌合了呈网格状的电极阵列。科学家们可以在电极上贴附培养神经元等可兴奋性细胞,它们会逐渐成熟并形成网络,并最终生成网络功能。这样MEA板上每个电极就都可以捕捉到毫秒级的神经元自发放电,为您在时间和空间两个维度提供精准的实验数据。您还可以通过电刺激或者光刺激进一步拓展实验设计。
适用样本
原代神经元细胞,iPSC衍生神经元,脑片,iPSC衍生神经球/类器官/迷你大脑
三个层面了解神经网络功能
神经细胞(橙色)经培养覆盖于固定在MEA板底部的电极(灰色)上。Maestro MEA系统检测神经网络的功能,包括电活动、同步性和网络震荡。
Activity 电活动
如何判断神经元有没有功能?动作电位是一个重要标志。动作电位发放频率高表明其放电频繁;发放频率低意味着神经元电生理功能可能已受损。
Synchrony 同步性
如何评判神经元间突触的功能?突触的存在使得神经元之间的联系成为可能。一个神经元的动作电位藉此得以影响到另一个神经元发放的可能性。同步性检测能够反映出突触连接的强弱,及不同的神经元在毫秒级别时间范围内产生同步放电的可能。
Oscillation 网络震荡
如何确定样本的网络功能?有功能的神经网络是由兴奋性和抑制性神经元共同构成的。它的一个重要特征就是神经震荡,即不断变化中的神经活动高潮-低谷周期。而一个MEA孔内检测到的所有神经元电发放在时间轴上的规律就是该样本的震荡数据。
PART II Maestro系统介绍
Maestro MEA实验流程
Maestro使得MEA实验简单到超乎想象。仅需三步:
A
将神经元培养在Axion MEA板上。
B
将MEA板放入Maestro MEA系统,静待环境仓达到温度和气体浓度的平衡。
C
使用AxIS Navigator软件无创且实时地从三个层面(电活动、突触功能、网络震荡)定量分析神经元电活动。配套的其他分析软件,还能自动计算出多于25种类别的二级参数,供您进行数据深度挖掘。
Maestro平台优势
提供关键答案
与常规方法间接检测可兴奋性不同,Maestro MEA系统的测试直接反映神经元的动作电位。比较常见的间接技术如钙成像,无法捕获微小却重要的神经网络信号变化。而蛋白表达水平的检测结果与细胞疾病模型功能的相关性也很差。只有使用Maestro MEA系统实时追踪细胞的可兴奋性,您才能回答这个关键问题:样本是否在以您期待的方式放电?
无标记分析
Maestro MEA系统无创地检测神经元群落的电信号,杜绝使用染料或报告子,避免其对细胞模型的干扰,您数据的准确性无需置疑。更使您得以实现对一个样本电活动的长期(数小时、数周甚至数月)追踪。
原位检测
其它的高通量平台(例如自动化膜片钳或者流式细胞仪)通常会要求对样本做预处理,制备成单细胞悬液再上机检测。对于可兴奋性细胞这种以互相交联的功能性网络形式存在的样本来说,这是一种非常不理想的状态。此外,细胞收集的过程也需要大量的手动操作步骤。只有Maestro MEA系统能够在捕获神经元细胞可兴奋性的同时维持其形态学上的复杂性。
简单易用
只有电生理专家才会使用Maestro MEA系统?不存在的!只要把细胞培养在MEA板上,然后把板放入Maestro MEA仪器检测仓内,即可记录神经元电生理数据。Axion提供的一系列软件会帮您完成剩下的数据分析步骤,甚至连可直接用于文献发表的图表都搞定了。您也可以!
PART III 应用方向简介
神经疾病细胞模型,药物神经毒性筛选,神经细胞功能检测,光遗传学,模式生物表型筛选,干细胞开发及质控,神经球、脑类器官研究
基于脑类器官的神经发育研究
-胶质细胞
-肿瘤细胞
All-in-Human转化医学
-阿尔茨海默
-Drebrin抗体在癫痫中的作用
-抗炎因子IL-4缺陷
-巨噬细胞保护神经突触功能
-糖酵解、ROS生成与神经元兴奋性
-神经微丝抗体免疫染色
-帕金森
-阿尔茨海默
-孤独症/自闭症
-疼痛
-脆性X综合症
-癫痫
-局灶性脑皮质发育不良(FCD)
-额颞痴呆(FTD)
-脑卒中
-偏头痛
-Prader-Will综合症
-智障
-精神分裂
-注意缺陷多动障碍(俗称多动症)
-脑瘫
-Noona综合征
-小头畸形
-16p11.2删除综合症
-复发性基因组病RGD
-神经创伤
-神经毒理检测
-精神类药物滥用/成瘾
-神经肌肉接头病(重症肌无力、渐冻症、杜氏肌营养不良等)
-肌肉-中枢神经系统通路研究
-加快hPSC来源神经元分化
-小分子鸡尾酒配方提高hPSC功能及存活率
-mDA组细胞植入复建PD模型运动功能
-神经肌肉接头病
-电/光刺激诱发癫痫
-人自主神经元精确控制心肌跳动
-动物毒素(如蛇毒)
-nanoMEA板
-微组装3D构架
高通量微电极阵列+光遗传的强大组合
Axion公司创新的高通量光遗传刺激系统Lumos,可对MEA板内样本进行光强(1-100%)和光照时长(低至100ms)的控制。您可以选择多至四种不同波长的LED光源来刺激单孔内的细胞,并行处理通量高至96个。您也可以对每个孔内混合培养细胞样本中的某一类细胞群体进行单独控制,建立高阶神经疾病模型。所以,通过在软、硬件上与Maestro系统无缝整合,Lumos可以助您精准、灵活、高效地实现神经细胞网络的调节及实时的功能检测。
Axion BioSystems
Imagine·Explore·Discover
保修期: 1年
是否可延长保修期: 是
现场技术咨询: 无
免费培训: 包教包会
免费仪器保养: 一年一次
保内维修承诺: 免费维修更换配件
报修承诺: 24小时内响应
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