Aumentando sistemas de HD-MEA com CMOS

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Uma entrevista com David Jäckel, PhD, conduzido em SfN 2018 por Alina Shrourou, BSc.

Por que é valioso para estimular in vitro pilhas electrogenic para a pesquisa da neurociência?

Uma razão que a estimulação selectiva é valiosa é que permite que você controle a actividade de determinadas pilhas um pouco do que apenas gravando sua actividade espontânea. Você não pode assim somente medir, mas igualmente interage com suas pilhas.

Em segundo lugar, se pode investigar a excitabilidade neuronal. Quanto tensão é necessário evocar um potencial de acção? Este número biològica relevante pode dizer-nos a informação importante sobre a maturidade e a saúde das pilhas.

As pilhas Electrogenic podem precisamente ser estimuladas com nossa disposição MaxOne do microelétrodo, porque cada neurônio é cercado sempre pelos eléctrodos múltiplos.

© Giovanni Cancemi/Shutterstock.com

Como pode o CMOS ser usado para aumentar sistemas de HD-MEA?

O CMOS representa o semicondutor de metal-óxido complementar, que é uma tecnologia estandardizada usada em cada telemóvel e em cada computador. Nós usamos esta tecnologia para construir disposições avançadas do microelétrodo com dez dos milhares de eléctrodos e de circuitos do readout integrados em uma microplaqueta pequena.

Como as biosistemas' MaxOne de Maxwell fornecem a imagem lactente elétrica da amostra inteira?

Nossas características de sistema 26.400 eléctrodos em muito high-density (3.265 electrodes/mm2), assim que significam que há sempre um eléctrodo perto de um neurônio que possa detectar sua actividade. Assim, fazendo a varredura através dos 26.400 eléctrodos usando 1.024 canais do read-para fora de cada vez, uma imagem elétrica da inteiro-amostra é adquirida. Segundo a definição desejada da imagem lactente, esta varredura automatizada com a disposição do todo exige entre 5 e 20 minutos.

A característica de selecionar os eléctrodos é muito útil porque você quer geralmente somente medir onde você tem pilhas. Selecionando os eléctrodos específicos, você pode adaptar-se a sua amostra e aperfeiçoar a informação obtida das gravações.

Que dados podem ser recolhidos usando as gravações da alto-produção fizeram pelo MaxTwo?

MaxTwo reserva parallelize as experiências usando 6 poços de cada vez. Os tipos diferentes de dados, de que podem ser gravados, são iguais a esses com nosso único-bem dispositivo MaxOne.

Um tipo é o que nós chamamos da “o mapa actividade”, que é uma imagem de como as pilhas no incêndio da disposição e de onde seja posicionado.

O segundo tipo de dados é chamado da “a actividade rede”, que envolve selecionar os eléctrodos com a actividade alta e então os gravar simultaneamente. Estes dados podem ser usados para analisar a interacção entre as pilhas, tais como quanto são conectados, a sua sincronicidade, e sua actividade de estouro.

Finalmente, o terceiro tipo de dados é uma das características originais de nosso sistema. Após ter identificado pilhas individuais, nós gravamos seus sinais com centenas de eléctrodos. Usando isto, nós podemos alcançar características subcelulares, tais como sinais em torno da área e dos sinais somáticos e dendrítico propagando ao longo dos axónio. Isto reserva medir precisamente a velocidade axonal da condução, que é muito desafiante conseguir usando técnicas alternativas.

Que faz o MaxOne e o MaxTwo diferir de outras soluções funcionais de alta resolução da imagem lactente no mercado?

Há três pontos a este. Primeiramente, nós temos o número o maior de eléctrodos; 26.400 eléctrodos em uma área de 2x4 milímetro2. É igualmente a área de detecção a maior.

Em segundo lugar, a distância entre dois eléctrodos vizinhos é 17,5 micrômetros assim que nós temos, por muito, o disponível o mais de alta resolução.

O terceiro ponto é a relação de relação sinal-ruído, que está no pedido de 4 microvolts RMS durante experiências. Isto significa que nós podemos medir sinais muito pequenos com nossa tecnologia. Os sinais que propagam ao longo do axónio de um neurônio, são tipicamente muito pequenos. Conseqüentemente, um sinal alto à relação de ruído é uma chave a medir e a analisar a velocidade axonal da condução.

Sobre David Jäckel, Ph.D.

Após a terminação os mestres na engenharia elétrica em ETH Zurique em 2008, David foram sobre terminar lá um PhD na neurociência em 2014.

Depois disto, David transformou-se um consultante em AWK pelos próximos 3 anos, antes de mover-se em biosistemas de Maxwell em 2018, onde guardara a posição do produto e do gestor de projecto.

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