Изучение сетевой активности нейронов - Антигипоксическое и нейропротекторное действие N-арахидоноилдофамина при моделировании острой гипоксии in vivo и in vintro

Нейронная сеть мозга является структурно-функциональной единицей, отвечающей за процессы обработки, хранения и воспроизведения информации. Одним из маркеров функционирования нейронной сети является ее спонтанная биоэлектрическая активность, имеющая свои закономерности развития в онтогенезе и под воздействием факторов окружающей среды. В настоящее время наиболее оптимальной методикой изучения нейрональной активности на сетевом уровне является мультиэлектродная система регистрации внеклеточных потенциалов действия (multielectrode arrays) (Мухина с соавт., 2009).

Нейроны гиппокампа после нескольких дней культивирования на мультиэлектродной матрице образуют между собой синаптические связи, о чем свидетельствует генерирование клетками случайных спайков (внеклеточных потенциалов действия) и типичных паттернов электрической активности в виде спайков (Gross and Kowalski, 1999). Спонтанная биоэлектрическая активность нейронов в культурах с высокой плотностью клеток отличается склонностью к синхронизации. В зависимости от возраста культуры, условий культивирования, фармакологических воздействий происходит изменение рисунка пачки (Boehler et al., 2007; Xiang et al., 2007; Ham et al., 2008).

Сетевая пачечная активность - это моментальная пространственно - временная последовательность внеклеточных потенциалов действия (спайков) одного или нескольких нейронов, детектируемая на внеклеточных электродах, с короткими межспайковыми интервалами (Li et al., 2007; Madhavan et. al., 2007).

Пачка (Burst) внеклеточно регистрируемых спайков характеризуется следующими признаками:

    1. Количество спайков в пачке не менее 4. 2. Межспайковый интервал не более 100 мс (частота более 10 Гц). 3. Наличие пространственной и временной синхронизация пачечной активности в нейронной сети (Madhavan et. al., 2006; Pimashkin et al., 2011).

В отличие от традиционных электрофизиологических методов, применение данной методики имеет ряд преимуществ:

    1. Клеточная неинвазивность, отсутствие необходимости помещать электроды вручную. 2. Возможность одновременной регистрации сигналов и стимуляции клеток. 3. Возможность проведения хронических экспериментов (месяцы). 4. Изучение нейрофизиологии сетей. 5. Возможность фармакологических манипуляций, в том числе, лекарственный скрининг.

Использование мультиэлектродных матриц дает уникальную возможность совмещения электрофизиологических методов с методами прижизненной визуализации (в частности, конфокальной лазерной микроскопии, КФЛМ) с использованием трансгенных флуоресцентных белков, ионных индикаторов. Совмещение культуры клеток с мультиэлектродной системой регистрации и стимуляции активности нейронов позволяет моделировать в динамике различные стадии развития нейронных сетей, а также может быть использовано для изучения на клеточном и сетевом уровне таких свойств нервной системы, как научение и память (Мухина с соавт., 2009).

Похожие статьи




Изучение сетевой активности нейронов - Антигипоксическое и нейропротекторное действие N-арахидоноилдофамина при моделировании острой гипоксии in vivo и in vintro

Предыдущая | Следующая