Summary

Biomimetic kimyasal Neuromodulation, sıçan retina nörotransmitter Glutamat Vitro ile için metodoloji

Published: December 19, 2017
doi:

Summary

Bu iletişim kuralı ile nörotransmitter Glutamat wholemount sıçan retina vitro kimyasal neurostimulation bir tür inceleme için bir roman yöntemi açıklar. Kimyasal neurostimulation konvansiyonel elektrik neurostimulation retina nöronların tarafından photoreceptor dejeneratif hastalıklara neden geri dönüşü olmayan körlük tedavisinde umut verici bir alternatiftir.

Abstract

Photoreceptor dejeneratif hastalıklar photoreceptor hücrelerinin ilerici kaybı yoluyla onarılamaz körlüğü retinada neden. Retina protezleri yapay olarak anlaşılır görsel algı hastalarda alabilme umuduyla hayatta kalan retina sinir hücreleri uyararak vizyon geri yüklemek için aramak photoreceptor dejeneratif hastalıklar için gelişmekte olan bir tedavi vardır. Geçerli retina protezleri görme zorluğu hastalara elektriksel olarak retina teşvik ama yüksek keskinlik, doğal vizyon hastalara yeniden önemli fiziksel engelleri yüz için bir dizi elektrot kullanarak geri yükleme başarısı göstermiştir. Kimyasal neurostimulation yerli nörotransmitter kullanarak biomimetic seçimli-e doğru elektrik stimülasyon ve elektrik neurostimulation kullanarak retina protezler ile ilişkili temel sınırlamaları bypass. Özellikle, kimyasal neurostimulation daha doğal vizyon ile karşılaştırılabilir veya daha iyisi visual acuities hastalara nörotransmiterler, retina tarafından kullanılan iletişim aynı doğal maddeleri çok az miktarda enjekte edilerek geri potansiyeline sahiptir Geçerli elektrik protezleri çok ince çözünürlükte kimyasal synapses. Ancak, nispeten keşfedilmemiş stimülasyon paradigma olarak retina vitrokimyasal uyarılması elde etmek için oluşturulmuş hiçbir protokol var. Bu çalışmanın amacı kimyasal retina retina kimyasal neuromodulation, potansiyel veya benzer eğitim almak isteyen araştırmacılar için uyarılması gerçekleştirmek için detaylı bir çerçeve sağlamaktır sinir doku içinde vitro. Bu çalışmada deneysel kurulum ve retina ganglion hücre (RGC) spike yanıt benzer görsel ışık yanıtlarında vahşi tipi almak için metodoloji açıklayan ve hacimleri enjekte edilerek photoreceptor dejenere wholemount sıçan retina kontrol nörotransmitter Glutamat cam MİKROPİPETLER ve özel birden çok bağlantı noktalı mikrosıvısal aygıt kullanarak subretinal boşluğa. Bu metodoloji ve iletişim kuralı diğer nörotransmitter veya hatta diğer nöral dokular kullanarak neuromodulation için adapte olmak için genel.

Introduction

Retinitis pigmentosa ve yaşa bağlı makula dejenerasyonu gibi photoreceptor dejeneratif hastalıkların devralınabilir görme kaybı nedenleri lider vardır ve şu anda tedavi edilemez1,2. Her ne kadar bu hastalıkların belirli Genetik mutasyonlar çeşitli ortaya, photoreceptor dejeneratif hastalıklar sonunda körlüğü neden retina photoreceptor hücrelerde ilerici kaybı bir grup olarak karakterizedir. Photoreceptors Tetikleyicileri retina remodeling ama iki kutuplu hücreler ve RGCs, dahil olmak üzere retina sinir hücreleri hayatta yaygın kaybı sağlam ve photoreceptor dejenerasyon3 , ileri evrelerinde bile nispeten durumda kalır ,4,5,6,7.

Mekanizmaları ve bu hastalıkların patolojiler de karakterize3,4,5,6,7 ama etkili bir tedavi zor kalır. Son üç yılda bu gen terapisi8, kök hücre tedavisi9dahil olmak üzere photoreceptor dejeneratif hastalıklar ile etkilenen için vizyon geri yükleme yüklemek için tedavi tedaviler çeşitli araştırmacılar dünya çapında araştırdık, Retina nakli10ve hayatta kalan retina nöronların yapay stimülasyon11,12 . Bunlar geleneksel olarak bir dizi elektrot elektrikle amacı ile belirli desen iki kutuplu hücreler veya RGCs uyarmak için kullanılan yapay neurostimulation aygıtları olan retina Protezler, en klinik olarak kullanılabilir. yapay görsel algıları hastalar11‘ oluşturma. Şimdiki nesil elektrik Protezler, Argus II13 ve alfa-IMS14 aygıtlar gibi klinik onay ulaşmış ve ön çalışmalar belirtilmiştir var onlar yaşam kalitesini hastalar için geri yükleyerek geliştirmek olabilir bir Vizyon epiretinal (retina önü) ve subretinal (retina arkasında) kullanarak ölçü aygıtları15,16implante. Araştırma grupları dünya çapında başarılar bu ilk nesil cihazlar17,18,19,20 ötesinde retina protezleri ilerleyen üzerinde çalışıyoruz ama karşı karşıya kalmışlardır bir elektrik protezler hastalara yüksek keskinliği vizyon yasal körlüğü seviyesinin altında geri yükleme ve yetenekli tasarımı zorluklar. Son yıllarda yapılan çalışmalarda elektrik tabanlı protezleri zorlu tahakkuk enjeksiyon sınırı nedeniyle daha yüksek Uzaysal çözünürlük şimdiki nesil tarafından etkin daha ulaşmak, hangi güvenli bir şekilde uyarmak için büyük elektrotlar kullanımını gerektiren göstermiştir Retina nöronlar Uzaysal çözünürlük, Yani görme keskinliği11,21pahasına. Ayrıca, elektrik stimülasyonu daha da büyük ölçüde çünkü bu bir doğal olarak doğal olmayan stimülasyon paradigma21sınırlı, çünkü genellikle tüm yakındaki hücreleri uyarır ve bu nedenle hastaların, doğal olmayan ve kafa karıştırıcı algılamaları ortaya çıkarır. Yine de, elektrik stimülasyonu erken başarıları bu yapay neurostimulation photoreceptor dejeneratif hastalıklar için etkili bir tedavi olabilir göstermiştir. Bu daha da etkili bir tedavi nörotransmitter kimyasal madde, kimyasal sinapslar, iletişimin doğal maddeleri ile retina uyararak ulaşılabilir olduğu konusunda broşürüne birine yol açar. Bu raporda sunulan yöntemin amacı biomimetic seçimli-e doğru elektrik stimülasyon olarak retina sinir hücreleri arasındaki sinaptik iletişimin doğal sistem taklit amaçlayan kimyasal stimülasyon, terapötik fizibilite keşfetmek etmektir Retina protezi için.

Kimyasal olarak hedef retina nöronlar bir mikrosıvısal serbest Glutamat gibi yerel nörotransmitter küçük miktarlarda ile üstünde harekete geçirmek için kimyasal bir retina protez tedavi edici kimyasal uyarımı kavramının çeviri dayanır microports görsel stimülasyon yanıt olarak büyük bir dizi oluşan aygıt. Bu şekilde, kimyasal bir retina protez aslında doğal kimyasal sinyalleri retina ulaşan fotonların çeviren bir biomimetic yapay photoreceptor katman olur. Beri bu kimyasal sinyaller normal retina sinyal kullanılan aynı nörotransmitter kullanın ve hayatta kalan retina sinir hücreleri dejenere retinanın normal görme yolları, ortaya çıkan görsel tarafından kullanılan aynı Sinaptik yolları aracılığıyla teşvik kimyasal bir retina protez elde algı bir elektrik bir protez ile uyarılmış kıyasla daha doğal ve anlaşılır olabilir. Hangi aracılığıyla nörotransmitter are serbest bırakmak microports son derece küçük ve elektrotlar, aksine yüksek yoğunluklu olarak dizilmiş yapılabilir beri Ayrıca, potansiyel bir kimyasal protez daha fazla odak stimülasyon elde edebilecektir ve daha yüksek olabilir kayma çözünürlük daha elektrik bir protez. Böylece, bu potansiyel avantajları üzerinde bağlı olarak, kimyasal bir retina protez elektrik protezleri için çok umut verici bir alternatif sunuyor.

Retina, kimyasal uyarılması ancak, nispeten küçük yakın zamana kadar keşfedilmeyi. Retina elektriksel stimülasyon de işin içinde vitro22,23, in vivo23,24ve klinik çalışmalar13 yılda karakterize iken ,14, kimyasal stimülasyon üzerinde çalışmalar sadece birkaç vitro çalışmalar25,26,27,28için sınırlı olmuştur. Iezzi ve Finlayson26 ve Inayat vd. 27 tek bir elektrot ve bir multielectrode dizisi (MEA), sırasıyla, retina nöronların uyarılmış Glutamat yanıt-e doğru kaydetmek için kullanılarak retina vitro epiretinal kimyasal uyarılması gösterdi. Daha yakın zamanlarda, Rountree vd. 28 Glutamat subretinal yan ve bir MEA retina birden fazla sitede nöronal yanıtlarını kaydetmek için kullanma ve retina yolları fark uyarılması gösterdi.Bu eserleri birime kimyasal uyarımı fizibilite kurduk, daha fazla çalışmaları birçok araştırmak için gerekli olmakla birlikte, bu yaklaşım o ötesinde yönlerini ele defa25,26,27 , 28, yukarıda da açıklandığı gibi kimyasal bir retina protez bu kavramı tercüme önce tedavi edici stimülasyon parametreleri vitro ve in vivo hayvan modellerinde ince ayar. Ancak, şu anda edebiyat retinada kimyasal uyarılması yerine getirmeye için kurulan hiçbir metodoloji ve ikileştirici çalışmaları için gerekli olacaktır gibi önceki işlerde kullanılan yöntemleri böyle ayrıntılı olarak tarif edilmiştir değil. Bu nedenle, bu müfettişler ya bizim önceki çalışmalar27çoğaltılıyor baktılar için retina vitro kimyasal uyarılması yürütmek için iyi tanımlanmış bir çerçeve sağlamak için bu yöntemleri kağıt mantığı olduğunu, 28 ya da daha fazla kimyasal neurostimulation doğmakta olan bu kavramı ilerleyen.

Burada biz vahşi tipi fareler ve yakından photoreceptor dejeneratif ilerlemesini taklit eden bir photoreceptor dejenere fare modeli wholemount retina retina nöronlarda vitro kimyasal uyarılması yürütmek için bir yöntem göstermek hastalıkların insanlarda. Tedavi aralıkları çeşitli stimülasyon parametreleri değerlendirmek ve imkansız veya içinde içinde gözlemlemek zor olurdu nöral yanıt özellikleri çalışma için bu stimülasyon yöntemi vitro modelleri geliştirmek arkasındaki mantığı olduğunu vivo modelleri, özellikle ilk çalışmalar sırasında odaklı bu yaklaşımın fizibilite değerlendirme. Bu yordam, biz 1 mM Glutamat hedef yolu ile piyasada bulunan tek bağlantı noktalı cam MİKROPİPETLER ve özel bir retina nöronlar yakınındaki küçük miktarlarda sunarak hem tek siteler ve eşzamanlı multi-yer kimyasal elektrodlar, retina göstermek micromachined çok bağlantı noktalı mikrosıvısal aygıt, anılan sıraya göre. Tek-site ve Multi-yer elektrodlar kimyasal neuromodulation tedavi edici fizibilite araştıran temel hedefi başarmak iken, her benzersiz bir avantaj ile farklı bir amaca hizmet eder. Piyasada bulunan önceden çekti cam MİKROPİPETLER ile başarılı, tek-site stimülasyon doğrudan içine tek bir site, retinanın yeraltı Kimyasalları enjekte için kullanılan ve gözlemlenebilir RGC oranı spike araştırmak için hizmet vermektedir görsel olarak uyarılmış ışık yanıt benzer yanıt focally enjeksiyon yeri altında elde edildi. Öte yandan, özel fabrikasyon birden çok bağlantı noktalı mikrosıvısal baðlantýsýnýn, multi-yer stimülasyon, retina yüzey üzerinde birden çok sitelerde dağınık şekilde kimyasal enjekte için kullanılan ve ne kadar iyi Glutamat uyarılmış RCG araştırmak için hizmet vermektedir Yanıt desen desen stimülasyon çalışmalarında Glutamat enjeksiyon kalıpları karşılık gelir.

Protocol

Tüm hayvan deneyleri bakım ve kullanım laboratuvar hayvanları için Ulusal Araştırma Konseyi Kılavuzu tarafından özetlenen yönergelere uygun olarak yapılmıştır. Hayvan işleme ve ötenazi protokolleri gözden geçirilmiş ve kurumsal hayvan bakım ve kullanım Komitesi (IACUC) Chicago, Illinois Üniversitesi tarafından onaylanmış. 1. hayvan modelleri Vahşi tipi uzun-Evans fareler 24-32 gün eski vahşi tipi uzun Evans kukuletalı sıç…

Representative Results

Bu protokol kimyasal olarak hem normal, vahşi tipi retina hem de photoreceptor uyarmak için kullanılan önemli hücresel photoreceptors kaybına neden remodeling rağmen retina, dejenere. Her iki photoreceptor ile deneyler başlayan dejenere veya vahşi tipi retina kayıt ve stimülasyon ekipman (Resim 1 ve Şekil 2) gerek hazırlandılar için temizlenmiş ve pMEA (şekil 5) en aza indirmek için…

Discussion

Burada sunulan yöntem neyin retina nöronlar kimyasal olarak yerli nörotransmitter kimyasallar retina içinde vitroyeraltı enjekte edilerek uyarılır bir benzersiz sinir stimülasyonu paradigma gösterir. Bu kimyasal stimülasyon tekniği seçicilik ve odak özgüllüğü yüksek hedef nöronlar dahil olmak üzere geleneksel elektriksel stimülasyon tekniği üzerinde çeşitli yararlar sunar. İletişim kuralı yukarıda ayrıntıları nörotransmitter Glutamat birim pnömatik enjeksiyonlari kullanarak hede…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Gazetede sunulan çalışma ortaya çıkan sınırlar araştırma Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenen ve yenilik (NSF-EFRI) program numarası 0938072 verin. Bu yazının içeriği sadece yazarların sorumluluğunda ve mutlaka NSF resmi görüşlerini temsil etmemektedir. Yazarlar ayrıca tasarlama ve kimyasal uyarılması için ilk deneysel kurulum ve Bay Ashwin Raghunathan tasarımı, imalatı ve kullanılan birden çok bağlantı noktalı mikrosıvısal aygıt değerlendirme çalışmaları için test çalışmaları için Dr Samsoon Inayat teşekkür etmek istiyorum. Bu çalışmada.

Materials

Microelectrode array, perforated layout Multi Channel Systems, GmbH 60pMEA200/30iR-Ti-pr http://www.multichannelsystems.com/products/microelectrode-arrays/60pmea20030ir-ti
MEA amplifier Multi Channel Systems, GmbH MEA1060-Inv http://www.multichannelsystems.com/products/mea1060-inv
Bottom perfusion groundplate for pMEA Multi Channel Systems, GmbH MEA1060-Inv-(BC)-PGP http://www.multichannelsystems.com/products/mea1060-inv-bc-pgp
3-axis Motorized Micromanipulator Sutter Instruments, Novato, CA MP-285 https://www.sutter.com/MICROMANIPULATION/mp285.html
Micromanipulator Control System Sutter Instruments, Novato, CA MPC-200 https://www.sutter.com/MICROMANIPULATION/mpc200.html
Gantry style micromanipulator stand with linear slide Sutter Instruments, Novato, CA MT-75/LS https://www.sutter.com/STAGES/mt75.html
8-channel Programmable Multichannel Pressure Injector OEM: MicroData Instrument, S. Plainfield, NJ
Vendor: Harvard Apparatus UK
PM-8000 or PM-8 OEM: http://www.microdatamdi.com/pm8000.htm
Vendor: https://www.harvardapparatus.co.uk/webapp/wcs/stores/servlet/product_11555_10001_39808_-1_HAUK_ProductDetail
Axopatch 200A Integrating Patch Clamp Amplifier Molecular Devices, Sunnyvale, CA Axopatch 200A Axopatch 200A has been replaced with a newer model Axopatch 200B:
https://www.moleculardevices.com/systems/axon-conventional-patch-clamp/axopatch-200b-amplifier
Patch clamp headstage Molecular Devices, Sunnyvale, CA CV 201A http://mdc.custhelp.com/app/answers/detail/a_id/16554/~/axopatch-200a%3A-selection-cv-headstage
Vacuum waste kit ALA Scientific Instruments, Farmingdale, NY VMK http://alascience.com/product/vacuum-waste-kit/
Pipette holder Warner Instruments, Hamden, CT QSW-A10P https://www.warneronline.com/product_info.cfm?id=915
Pre-pulled 10 μm tip diameter glass micropipettes World Precision Instruments, Sarasota, FL TIP10TW1 https://www.wpiinc.com/products/laboratory-supplies/make-selection-pre-pulled-glass-pipettes-plain/
Zoom stereomicroscope Nikon, Tokyo, Japan SMZ-745T https://www.nikoninstruments.com/Products/Stereomicroscopes-and-Macroscopes/Stereomicroscopes/SMZ745
Microscope boom stand with dual linear ball bearing arm Old School Industries, Inc., Dacono, CO OS1010H-16BB http://www.osi-incorp.com/productdisplay/dual-linear-ball-bearing-arm
Zoom Stereo Microscope with C-LEDS Hybrid LED Stand Nikon, Tokyo, Japan SMZ-445 https://www.nikoninstruments.com/Products/Stereomicroscopes-and-Macroscopes/Stereomicroscopes/SMZ445
Inverted microscope system Nikon, Tokyo, Japan Eclipse Ti-E https://www.nikoninstruments.com/Products/Inverted-Microscopes/Eclipse-Ti-E
Ames medium Sigma-Aldrich, St. Louis, MO A1420 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/a1420
L-Glutamic Acid (Glutamate) Sigma-Aldrich, St. Louis, MO G5667 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/mm/100291
Sodium bicarbonate Sigma-Aldrich, St. Louis, MO S8761 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/s8761
60 mm Petri dish (10 mm tall) Fischer Scientific, Waltham, MA FB0875713A 60 mm clear petri dish; https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-petri-dishes-clear-lid-12/fb0875713a
Jewelers #5 Forceps World Precision Instruments, Sarasota, FL 555227F https://www.wpiinc.com/products/laboratory-supplies/555227f-jewelers-5-forceps-11cm-straight-titanium/
Standard Scalpel Blad #24 World Precision Instruments, Sarasota, FL 500247 https://www.wpiinc.com/products/laboratory-supplies/500247-standard-scalpel-blade-24/
Scalpel Handle #4 World Precision Instruments, Sarasota, FL 500237 https://www.wpiinc.com/products/laboratory-supplies/500237-scalpel-handle-4-14cm/
Vannas Tubingen Dissection Scissors World Precision Instruments, Sarasota, FL 503378 https://www.wpiinc.com/products/laboratory-supplies/503378-vannas-tubingen-scissors-8cm-straight-german-steel/
Nylon mesh kit Warner Instruments, Hamden, CT NYL/MESH https://www.warneronline.com/product_info.cfm?id=1173
Harp slice grid ALA Scientific Instruments, Farmingdale, NY HSG-5AD http://alascience.com/product/standard-harp-slice-grids/
Ag/AgCl reference electrode pellet Multi Channel Systems, GmbH P1060 http://www.multichannelsystems.com/products/p1060
4 Channel Valve Controlled Gravity Perfusion System ALA Scientific Instruments, Farmingdale, NY VC3-4xG http://alascience.com/product/4-channel-valve-controlled-gravity-perfusion-system/
Zyla 5.5 sCMOS microscope camera Andor Technology, Belfast, UK Zyla 5.5 sCMOS http://www.andor.com/scientific-cameras/neo-and-zyla-scmos-cameras/zyla-55-scmos
Silver wire (50 μm diameter) Fischer Scientific, Waltham, MA AA44461G5 https://www.fishersci.com/shop/products/silver-wire-0-05mm-0-002-in-dia-annealed-99-99-metals-basis-3/aa44461g5
Tygon microbore tubing (1.6 mm diameter) Cole Parmer, Vernon Hills , IL EW-06419-01 https://www.coleparmer.com/i/tygon-microbore-tubing-0-020-x-0-060-od-100-ft-roll/0641901
Tilting Tool Holder with Steel Cannula ALA Scientific Instruments, Farmingdale, NY TILTPORT One each of these were utilized for top perfusion and suction; http://alascience.com/product/tilting-tool-holder-with-steel-cannula/
Roscolux #26 Light Red Filter Sheet Rosco Laboratories Inc., 52 Harbor View, Stamford, CT R2611 Manufacturer: http://us.rosco.com/en/products/catalog/roscolux
Vendor: https://www.bhphotovideo.com/c/product/43957-REG/Rosco_RS2611_26_Filter_Light.html
Smith & Wesson Galaxy Red Flashlight Smith & Wesson, 2100 Roosevelt Avenue, Springfield, MA 4588 Manufacturer: https://www.smith-wesson.com/
Vendor: http://www.mypilotstore.com/mypilotstore/sep/4588
MC_Rack Software Multi Channel Systems, GmbH MC_Rack http://www.multichannelsystems.com/software/mc-rack
Labview Software National Instruments, Austin, TX LabVIEW http://www.ni.com/labview/
NIS-Elements: Basic Research Software Nikon, Tokyo, Japan NIS-Elements BR https://www.nikoninstruments.com/Products/Software/NIS-Elements-Basic-Research

Referencias

  1. Pascolini, D., Mariotti, S. P. Global estimates of visual impairment: 2010. Br J Ophthalmol. , (2011).
  2. Fritsche, L. G., Fariss, R. N., Stambolian, D., Abecasis, G. R., Curcio, C. A., Swaroop, A. Age-Related Macular Degeneration: Genetics and Biology Coming Together. Annu Rev Genomics Hum Genet. 15, 151-171 (2014).
  3. Marc, R. E., et al. Neural reprogramming in retinal degeneration. Invest Ophthalmol Vis Sci. 48, 3364-3371 (2007).
  4. Jones, B. W., Kondo, M., Terasaki, H., Lin, Y., McCall, M., Marc, R. E. Retinal remodeling. Jpn J Ophthalmol. 56, 289-306 (2012).
  5. Soto, F., Kerschensteiner, D. Synaptic remodeling of neuronal circuits in early retinal degeneration. Front Cell Neurosci. 9, (2015).
  6. Trenholm, S., Awatramani, G. B. Origins of spontaneous activity in the degenerating retina. Front Cell Neurosci. 9, (2015).
  7. Euler, T., Schubert, T. Multiple Independent Oscillatory Networks in the Degenerating Retina. Front Cell Neurosci. 9, (2015).
  8. Boye, S. E., Boye, S. L., Lewin, A. S., Hauswirth, W. W. A Comprehensive Review of Retinal Gene Therapy. Mol Ther. 21, 509-519 (2013).
  9. Schwartz, S. D., et al. Human embryonic stem cell-derived retinal pigment epithelium in patients with age-related macular degeneration and Stargardt’s macular dystrophy: follow-up of two open-label phase 1/2 studies. The Lancet. 385, 509-516 (2015).
  10. Reh, T. A. Photoreceptor Transplantation in Late Stage Retinal Degeneration. Invest Ophthalmol Vis Sci. 57, (2016).
  11. Zrenner, E. Fighting blindness with microelectronics. Sci Transl Med. 5, (2013).
  12. Humayun, M. S., de Juan, E., Dagnelie, G. The Bionic Eye: A Quarter Century of Retinal Prosthesis Research and Development. Ophthalmol. 123, S89-S97 (2016).
  13. Cruz, L., et al. The Argus II epiretinal prosthesis system allows letter and word reading and long-term function in patients with profound vision loss. Br J Ophthalmol. 97, 632-636 (2013).
  14. Zrenner, E., et al. Subretinal electronic chips allow blind patients to read letters and combine them to words. P R Soc B. 278, 1489-1497 (2011).
  15. Stronks, H. C., Dagnelie, G. The functional performance of the Argus II retinal prosthesis. Expert Rev Med Devices. 11, 23-30 (2014).
  16. Stingl, K., et al. Artificial vision with wirelessly powered subretinal electronic implant alpha-IMS. P R Soc B. 280, (2013).
  17. Rizzo, J. F. Update on retinal prosthetic research: the Boston Retinal Implant Project. J Neuroophthalmol. 31, 160-168 (2011).
  18. Ayton, L. N., et al. First-in-Human Trial of a Novel Suprachoroidal Retinal Prosthesis. PLoS ONE. 9, e115239 (2014).
  19. Chuang, A. T., Margo, C. E., Greenberg, P. B. Retinal implants: a systematic review. Br J Ophthalmol. 98, 852-856 (2014).
  20. Cai, C., Twyford, P., Fried, S. The response of retinal neurons to high-frequency stimulation. J Neural Eng. 10, 036009 (2013).
  21. Eiber, C. D., Lovell, N. H., Suaning, G. J. Attaining higher resolution visual prosthetics: a review of the factors and limitations. J Neural Eng. 10, 011002 (2013).
  22. Humayun, M., Propst, R., de Juan, E., McCormick, K., Hickingbotham, D. Bipolar surface electrical stimulation of the vertebrate retina. Arch Ophthalmol. 112, 110-116 (1994).
  23. Zrenner, E., et al. Can subretinal microphotodiodes successfully replace degenerated photoreceptors?. Vision Res. 39, 2555-2567 (1999).
  24. Majji, A. B., Humayun, M. S., Weiland, J. D., Suzuki, S., D’Anna, S. A., de Juan, E. Long-Term Histological and Electrophysiological Results of an Inactive Epiretinal Electrode Array Implantation in Dogs. Invest Ophthalmol Vis Sci. 40, 2073-2081 (1999).
  25. Peterman, M. C., Noolandi, J., Blumenkranz, M. S., Fishman, H. A. Localized chemical release from an artificial synapse chip. PNAS. 101, 9951-9954 (2004).
  26. Finlayson, P. G., Iezzi, R. Glutamate stimulation of retinal ganglion cells in normal and s334ter-4 rat retinas: a candidate for a neurotransmitter-based retinal prosthesis. Invest Ophthalmol Vis Sci. 51, 3619-3628 (2010).
  27. Inayat, S., Rountree, C. M., Troy, J. B., Saggere, L. Chemical stimulation of rat retinal neurons: feasibility of an epiretinal neurotransmitter-based prosthesis. J Neural Eng. 12, 016010 (2015).
  28. Rountree, C. M., Inayat, S., Troy, J. B., Saggere, L. Differential stimulation of the retina with subretinally injected exogenous neurotransmitter: A biomimetic alternative to electrical stimulation. Sci Rep. 6, 38505 (2016).
  29. Ray, A., Sun, G. J., Chan, L., Grzywacz, N. M., Weiland, J., Lee, E. -. J. Morphological alterations in retinal neurons in the S334ter-line3 transgenic rat. Cell Tissue Res. 339, 481-491 (2010).
  30. Martinez-Navarrete, G., Seiler, M. J., Aramant, R. B., Fernandez-Sanchez, L., Pinilla, I., Cuenca, N. Retinal degeneration in two lines of transgenic S334ter rats. Exp Eye Res. 92, 227-237 (2011).
  31. . Sigma Aldrich Ames Medium Product Information Sheet Available from: https://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Sigma/Product_Information_Sheet/1/a1420pis.pdf (2017)
  32. Reinhard, K., et al. Step-By-Step instructions for retina recordings with perforated multi electrode arrays. PLoS ONE. 9, e106148 (2014).
  33. Izumi, Y., Kirby, C. O., Benz, A. M., Olney, J. W., Zorumski, C. F. Müller cell swelling, glutamate uptake, and excitotoxic neurodegeneration in the isolated rat retina. Glia. 25, 379-389 (1999).
  34. Tunnicliff, G. Glutamate uptake by chick retina. Biochem J. 150, 297-299 (1975).
  35. Schwartz, E. A., Tachibana, M. Electrophysiology of glutamate and sodium co-transport in a glial cell of the salamander retina. J Physiol (Lond). 426, 43-80 (1990).
  36. Muller, A., Maurin, L., Bonne, C. Free radicals and glutamate uptake in the retina. Gen Pharmacol- Vasc S. 30, 315-318 (1998).
  37. Dhingra, N. K., Kao, Y. -. H., Sterling, P., Smith, R. G. Contrast threshold of a brisk-transient ganglion cell in vitro. J of Neurophysiol. 89, 2360-2369 (2003).
  38. Ahlers, M. T., Ammermüller, J. A system for precise temperature control of isolated nervous tissue under optical access: Application to multi-electrode recordings. J of Neurosci Methods. 219, 83-91 (2013).
  39. Feke, G. T., Tagawa, H., Deupree, D. M., Goger, D. G., Sebag, J., Weiter, J. J. Blood flow in the normal human retina. Invest Ophthalmol Vis Sci. 30, 58-65 (1989).
  40. Purves, D., et al. The Retina. Neurociencias. , (2001).
check_url/es/56645?article_type=t

Play Video

Citar este artículo
Rountree, C. M., Troy, J. B., Saggere, L. Methodology for Biomimetic Chemical Neuromodulation of Rat Retinas with the Neurotransmitter Glutamate In Vitro. J. Vis. Exp. (130), e56645, doi:10.3791/56645 (2017).

View Video