저자는 부분적으로 촬영하는 동안 그녀의 도움을 셰필드 씨 Jaimee 메인이 대학이 연구를 호스팅하는 데에 대한 여행 자금 지원을위한 NanoVentures 호주와 교수 존 헤이 콕을 인정하고 싶습니다.

1. 금 NR을 준비 참고 : 금 NR을 조리법 (16)의 숫자에 의해 합성 또는 상업적 공급 업체에서 구입하실 수 있습니다. <ol><li> UV-비스 분광법을 통해, 0.5 nm의 해상도에서 300 내지 1000 nm가 내지 흡수 값을 기록함으로써 금 NR 용액의 초기 광학 밀도 (OD)를 측정한다. 용액의 부피는 큐벳 가능한 함께 사용하도록 다양하다. </li><li> 적합한 기술 (17)의 초기 NP 몰 농도 (예를 들어 UV-비스 분광법, 단일 입자 유도 결합 플라즈마 질량 분석법, 투과형 전자 현미경)을 평가하거나 공급 업체에서 제공하는 농도 값을 사용한다. </li><li> 가장 재현성 OD = 1 도달 테스트 샘플의 모든 OD를 일정하게 유지하기 위해 초기의 Au NR 샘플을 희석하여 5 ㎖ 스톡 용액을 준비한다. 희석 용매의 조성에 대한 상용 공급 업체의 프로토콜을 따르십시오. 잘 모르는 경우탈 이온수를 사용합니다. </li><li> 두 번 15 분 동안 금 NR 용액 1 ml의 7,800 XG에 원심 분리기는 솔루션에서 어떤 화학 초과를 제거합니다. 원심 분리 사이클 힘과 시간 (예를 들면 20 분에서 5600 ×의 g) 18 다를 수 있습니다. </li><li> 상층 액을 제거하고 탈 이온수 NR을 다시 일시 중지합니다. 재 부유 입자가 용액에 응집체를 형성 할 수 있듯이, 최상의 결과를 가지고 매일을 준비. 또한, 1 주 이상 더 이상을위한 냉장고에 보관. 냉동하지 마십시오. </li><li> 세포 배양 조건에서 사용하기 전에, 5 분 동안의 Au NR 용액을 초음파 처리 한 다음 (MW가 m을 ∙하게는 400보다 -2 254 nm에서 UV 방사 강도)을 30 분 동안 UV 광으로 소독. </li></ol> 2. NG108-15 신경 세포 라인 문화와 차별화 <ol><li> 세포 배양 배지를 들어, 멸균 된 둘 베코 변성 이글 배지 (DMEM) 소 태아 혈청 (/ V w) (FCS) 10 %를 함유하는 1 % (w / v)의 L 글루타민, 1 % 500㎖를 준비(w / v)의 페니실린 / 스트렙토 마이신 0.5 % (w / v)의 암포 테리 신 B를 주 : 보조제는 -20 ° C에서 저장, 분주 필요한 날에 배지에 첨가 할 수있다. 세포 배양 배지는 1 개월 최대 무균 상태로 냉각 될 수있다. </li><li> 세포 분화 배지를 들어, 1 %를 함유하는 멸균 된 50 ㎖의 DMEM을 준비 L 글루타민, 1 % (w / v)의 페니실린 / 스트렙토 마이신 및 0.5 % (w / v)의 암포 테리 B. (/ V w) </li><li> (37 ° C에서 5 % CO 2) 가습 분위기 인큐베이터 폴리스티렌 T75 플라스크에 세포 배양 배지 10ml에 NG108-15 신경 세포 성장. 일반적으로 3-4 일 내에 준비 될 각 플라스크에 1.5 × 105 세포를 시드. 이틀 세포 배양 배지를 변경합니다. 참고 : 실험로 (21)보다 오래된 세포를 사용하지 않는, 유전 드리프트 또는 변화를 방지하기 위해. </li><li> 때 70~80% 합류는 문화, 따뜻한 신선한 세포 배양 매체 매체를 변경합니다. 기계적 공사 부드럽게하여 세포를 분리왕 합류 플라스크의 바닥. 트립신을 사용하지 마십시오. </li><li> 원심 분리기 (600)와 XG에서 5 분 동안 세포 현탁액을 다시 일시 따뜻한 세포 분화 배지 2 ㎖로 세포를 펠릿. </li><li> 세포 분화 배지 200㎕를 가진 조직 배양 96 웰 폴리스티렌 플레이트에 씨앗 2 × 104 세포 / ㎠. 5 % CO 37분의 2 ℃에서 1 일 동안 실험을 품어. </li><li> 2 일에 금 NR 용액 10 0 1 × -4.2 9 10 × 3.2 사이의 입자 / ㎖를 추가하고 추가로 24 시간 동안 그것을 품어. 제어 실험에 입자를 추가하지 마십시오. 주의 : 다른 컨트롤로서 잘 분화 흡수 극대 파장의 Au NPS는 비교 목적 14에 사용될 수있다. 보다 일관된 셀 동작을 위해서 (때문에)는, 일정한 세포 밀도를 유지하고 세포 파종하기 전에 잘 표면을 수정하지 마십시오. </li></ol> 3. 신경 돌기 성 향상 <ol><li> 한 쌍단일 모드 광섬유와 레이저 (개구 = 0.13)와 (FC 커넥터는 편리하고 일반적으로 사용할 수있는) 섬유 커넥터를 종료합니다. 표준 전력 측정기와 출력 레이저 파워를 측정한다. 가장 효과적인 결과를 얻기 위해서는 각 NR 플라즈몬 공진 레이저 피크의 피크 파장을 일치 시키. </li><li> 3 일 다음 NR 배양에서 잘에 FC 커넥터를 고정합니다. 다른 레이저 파워를 들어, 연속 파형에서 1 분 동안 실온에서 샘플 및 컨트롤을 조사. 문화가 5 % CO 37분의 2 ℃에서 추가로 3 일 동안 할 수있게합니다. 세 독립적 인 측정의 최소 레이저 조사를 반복한다. 주의 : 다른 조사 시간 및 펄스 주파수는 응용에 따라 선택 될 수있다. </li><li> 빔 직경과 레이저 방사의 관점에서 레이저를 특성화 (W ∙ cm -2). <ol><li> 표준 단일 모드 광섬유를 들어, NA = N ∙ 죄 θ를 사용n은 사용되는 매질의 굴절률이고, θ는 출사 광 섬유의 원뿔의 반각이다 (도 1a 참조). R은 빔 반경 삼각법, R = θ ∙ 황갈색 D 및 D에서 섬유와 샘플 사이의 거리이다. FC 커넥터는 따라서 거리 (d)에서 샘플 = 2.70 ± 0.20 mm를 조명 잘의 직경과 일치합니다. 빛, R = 황갈색 (SIN-1 (NA / N))를 제공하는 d의 ∙ (N = 1.33)을 물에 섬유를 종료합니다. </li><li> 후자의 방정식을 사용하여, 레이저 빔 반경 대응 빔 영역과 대상에 평균 레이저 조사량 (빔 면적으로 나눈 레이저 파워)를 계산 (도 1b에 예시 그래프를 참조). 이러한 값은 조명 된 영역에 걸쳐 평균 조도를 나타낸다. </li><li> 에러 전파의 일반 이론과 측정 오류를 평가합니다. 참고 : 거리 B를etween FC 커넥터와 샘플은 적절한 소프트웨어 (예 ImageJ에)를 사용하여 화상의 실험 장치와 후 처리의 사진으로 측정 할 수있다. </li></ol></li><li> 5 일째, 실험에서 세포 분화 배지를 제거하고 3.7 %를 10 분 동안 (V / V) 포름 알데히드 용액으로 샘플을 고정하고, 0.1 내지 20 분간 (v / v) 트리톤 X-100 세포를 Permeabilize 하시려면. </li><li> (/ V W) 60 분 동안 샘플을 소 혈청 알부민 (BSA)에 결합 부위 반응을 차단하는 단백질의 3 %를 추가한다. 4 ° C에서 안티 βIII - tubulin의 하룻밤 (PBS에서 / ㎖ 5 μg의이 BSA의 1 %로 보충)에 대한 샘플을 레이블. </li><li> PBS에 1 % BSA에서 0.4-2 ㎍ / ml의 농도를 사용하여 (예 TRITC 공액 항 - 마우스 IgG 항체) 적절한 이차 항체로 어두운 90 분 동안 세포를 배양한다. 10 분 동안 DAPI (0.1 ㎍ / ㎖의에 탈 이온수)와 세포 핵 레이블. 참고 : 항체 활용과 농도 미그를HT는 회사의 프로토콜에 따라 다릅니다. 두 번 각각의 염색 단계 후 5 분 동안 PBS로 세척 샘플. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/52566/52566fig1.jpg" /></li><li> 적어도 20 × 목표를 사용하여 표면 형광 또는 공 초점 현미경으로 이미지 샘플. 현미경은 이차 항체에 따라서 필터를 선택. DAPI 필터 선택 (λ EX = 358 nm의, λ EM은 488 나노 미터 =) 세포 핵을 시각화 할 수 있습니다. </li><li> 평가함으로써 이미지 분석 : ⅰ) 최대 신경 돌기 길이 (기록 전지 본체의 시작 신경 돌기의 선단까지의 길이)를, ⅱ) 신경 세포 당 신경 돌기의 수 ()는 셀당 신경 돌기를 모두 합산 및 III) 신경 돌기를 가진 세포의 백분율 (적극적으로 핵 염색 세포의 총 수) 19 튜 불린 - βIII을 발현하는 세포의 총 수를 나눈다. </li></ol> 4. 세포 내 칼슘 이미징 레이저 유도 <ol&gt; <li> 플루로 닉 F-127 스톡 용액 (/ V w)을 무수 디메틸 설폭 사이드 (DMSO) 10ml에 용질 2g을 용해시켜 20 %를 준비한다. 용해도를 증가시키기 위해 약 20 분 동안 40 ° C에서의 플루로 닉 F-127 용액을 가열한다. RT에 저장된 사전에 준비를합니다. </li><li> NR 배양 한 다음 3 일에서 균형 염 용액 준비 (BSS 135 mM의 NaCl을, 4.5 mM의 KCl을, 1.5 mM의 염화칼슘 2, 0.5 mM의의 MgCl 2, 5.6 mM의 혈당, 10 mM의 HEPES, 산도 7.4), 5로 보충 DMSO의 FLUO-4 AM 및 0.1 %의 μM (W / V)로 닉 F-127 솔루션. 주 : BSS 용액을 미리 제조하고, 1 개월 최대 냉각 될 수있다. 실험의 날에 보충 (FLUO-4 오전 플루 F-127)를 추가합니다. </li><li> 세포 분화 배지를 제거하고 BSS 보충 용액으로 교체한다. 반전 공 초점 현미경으로 최상의 결과를 얻으려면 잘 마이크로 슬라이드에 세포를 배양한다. </li><li> FLUO-오전 4시 넣 NG108-15 세포5 % CO 37분의 2 ° C에서 어둠 속에서 30 분. 배양 시간에 따라, 어떤 세포 외 언로드 형광 물질을 제거하는 BSS로 두 번 샘플을 씻는다. </li><li> 몇 단일 모드 광섬유 레이저와 함께 표준 기술을 사용하여 팁을 절단. (팁은 현미경 검사시 섬유 축에 수직 인 평면이어야 IE) 고품질 표면을 보장하기 위해, 광학 현미경으로 관찰 결과 팁. <ol><li> 표준 전력 측정기와 출력 레이저 파워를 측정한다. 광섬유 홀더로 빛을 전달 섬유를 삽입하고 마이크로 포지셔너에 부착합니다. 브라운 등의 알을 참조하십시오. (20) 광섬유 준비와 위치에 대한 자세한 내용은. 주의 : (예 : 레이저 광선을 직접 보지 않는다 처리하는 동안 레이저 안전 고글을 착용, 다른 실험실 사용자에게 미광 노출을 방지) 레이저 파워의 측정하는 동안 레이저 안전에 대한 일반적인 규칙을 따르 &lt;./ 리&gt; </ol></li><li> 광 변조를 모니터링하는 휴대용 레이저에 오실로스코프를 연결합니다. 가변 주파수 (0.5 Hz에서) 및 펄스 길이 (20 ~ 100 밀리 초)와 이진 신호를 사용합니다. Paviolo 등.도 13에 도시 된 설치 다음, 현미경 트랜지스터 - 트랜지스터 논리 (TTL)와 같은 변조 된 신호를 입력하여 레이저를 연결한다. <ol><li> 반전 된 공 초점 현미경으로 세포를두고 떨어져 투과 조명 모드에서 타겟 셀로부터 광 전달 섬유 250 ± 50 ㎛의 위치. 이 거리에서, 타겟에 빔 반경을 계산하도록 3.3.1에 ​​제시된 방정식을 사용한다. </li></ol></li><li> 내면화 FLUO-4 오전 염료를 자극하기 위해 아르곤 이온 레이저 (488 nm의)를 사용 (λ EX = 494 nm의, λ EM 516 나노 미터 =)와 endocytosed NR을의 여기에 대한 동기화 LD를. 시계열 스캔을 수집함으로써, 적어도 40 × 대물를 이용한 샘플 및 컨트롤 RT에서 촬상을 수행256 × 256 픽셀 / 최소 4 Hz의 주파수 왕복 모드에서 프레임 해상도. 임의의 아르곤 이온 레이저 간섭 (잡음 기준)을 식별하는 임의의 LD 여기없이 기록이 행해진. </li><li> 적응 적 가중치 범 최소 제곱 알고리즘 (21)을 사용하여 데이터로부터 배경을 제거한다. 시간의 함수로서 유도 된 칼슘의 변화를 플롯. 레벨 기준선 잡음 (3​​σ)의 표준 편차의 3 배를 임계 화함으로써 영상 후 처리 소프트웨어를 사용하여 형광 강도 과도 피크를 분석한다. </li></ol>

<ol>
	<li>Richter, C. P., Matic, A. I., Wells, J. D., Jansen, E. D., Walsh, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+stimulation+with+optical+radiation.">Neural stimulation with optical radiation.</a> Laser. Photonics Rev. 5 (1), 68-80 (2011).</li><li>Dittami, G. M., Rajguru, S. M., Lasher, R. A., Hitchcock, R. W., Rabbitt, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracellular+calcium+transients+evoked+by+pulsed+infrared+radiation+in+neonatal+cardiomyocytes.">Intracellular calcium transients evoked by pulsed infrared radiation in neonatal cardiomyocytes.</a> J. Physiol. 589 (6), 1295-1306 (2011).</li><li>Thompson, A. C., Wade, S. A., Brown, W. G. A., Stoddart, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+of+light+absorption+in+tissue+during+infrared+neural+stimulation.">Modeling of light absorption in tissue during infrared neural stimulation.</a> J. Biomed. Opt. 17 (7), 075002-075002 (2012).</li><li>Thompson, A. C., Wade, S. A., Cadusch, P. J., Brown, W. G., Stoddart, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+of+the+temporal+effects+of+heating+during+infrared+neural+stimulation.">Modeling of the temporal effects of heating during infrared neural stimulation.</a> J. Biomed. Opt. 18 (3), 035004 (2013).</li><li>Huang, H., Delikanli, S., Zeng, H., Ferkey, D. M., Pralle, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remote+control+of+ion+channels+and+neurons+through+magnetic-field+heating+of+nanoparticles.">Remote control of ion channels and neurons through magnetic-field heating of nanoparticles.</a> Nat. Nanotechnol. 5 (8), 602-606 (2010).</li><li>Farah, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Holographically+patterned+activation+using+photo-absorber+induced+neural-thermal+stimulation.">Holographically patterned activation using photo-absorber induced neural-thermal stimulation.</a> J. Neural. Eng. 10 (5), (2013).</li><li>Ciofani, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement+of+neurite+outgrowth+in+neuronal-like+cells+following+boron+nitride+nanotube-mediated+stimulation.">Enhancement of neurite outgrowth in neuronal-like cells following boron nitride nanotube-mediated stimulation.</a> ACS Nano. 4 (10), 6267-6277 (2010).</li><li>Kim, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement+of+neurite+outgrowth+in+PC12+cells+by+iron+oxide+nanoparticles.">Enhancement of neurite outgrowth in PC12 cells by iron oxide nanoparticles.</a> Biomaterials. 32 (11), 2871-2877 (2011).</li><li>Myroshnychenko, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modelling+the+optical+response+of+gold+nanoparticles.">Modelling the optical response of gold nanoparticles.</a> Chem. Soc. Rev. 37 (9), 1792-1805 (2008).</li><li>Choi, W. I., Sahu, A., Kim, Y. H., Tae, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photothermal+cancer+therapy+and+imaging+based+on+gold+nanorods.">Photothermal cancer therapy and imaging based on gold nanorods.</a> Ann. Biomed. Eng. 40 (2), 534-546 (2011).</li><li>Zhan, Q., Qian, J., Li, X., He, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+of+mesoporous+silica-encapsulated+gold+nanorods+as+enhanced+light+scattering+probes+for+cancer+cell+imaging.">A study of mesoporous silica-encapsulated gold nanorods as enhanced light scattering probes for cancer cell imaging.</a> Nanotechnology. 21 (5), 055704 (2010).</li><li>Paviolo, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+exposure+of+gold+nanorods+can+increase+neuronal+cell+outgrowth.">Laser exposure of gold nanorods can increase neuronal cell outgrowth.</a> Biotechnol. Bioeng. 110 (8), 2277-2291 (2013).</li><li>Paviolo, C., Haycock, J. W., Cadusch, P. J., McArthur, S. L., Stoddart, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+exposure+of+gold+nanorods+can+induce+intracellular+calcium+transients.">Laser exposure of gold nanorods can induce intracellular calcium transients.</a> J. Biophotonics. 7 (10), 761-765 (2014).</li><li>Yong, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold-nanorod-assisted+near-infrared+stimulation+of+primary+auditory+neurons.">Gold-nanorod-assisted near-infrared stimulation of primary auditory neurons.</a> Adv. Healthcare Mater. , (2014).</li><li>Eom, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+infrared+neural+stimulation+using+localized+surface+plasmon+resonance+of+gold+nanorods.">Enhanced infrared neural stimulation using localized surface plasmon resonance of gold nanorods.</a> Small. , (2014).</li><li>Juste, J., Pastoriza-Santos, I., Liz-Marz&#225;n, L. M., Mulvaney, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+nanorods:+Synthesis,+characterization+and+applications.">Gold nanorods: Synthesis, characterization and applications.</a> Coordination Chemistry Reviews. (17-18), 1870-1901 (2005).</li><li>Shang, J., Gao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticle+counting:+towards+accurate+determination+of+the+molar+concentration.">Nanoparticle counting: towards accurate determination of the molar concentration.</a> Chem. Soc. Rev. 43 (21), 7267-7278 (2014).</li><li>Sharma, V., Park, K., Srinivasarao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape+separation+of+gold+nanorods+using+centrifugation.">Shape separation of gold nanorods using centrifugation.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 106 (13), 4981-4985 (2009).</li><li>Kaewkhaw, R., Scutt, A. M., Haycock, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anatomical+site+influences+the+differentiation+of+adipose-derived+stem+cells+for+schwann-cell+phenotype+and+function.">Anatomical site influences the differentiation of adipose-derived stem cells for schwann-cell phenotype and function.</a> Glia. 59 (5), 734-749 (2011).</li><li>Brown, W. G. A., Needham, K., Nayagam, B. A., Stoddart, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole+cell+patch+clamp+for+investigating+the+mechanisms+of+infrared+neural+stimulation.">Whole cell patch clamp for investigating the mechanisms of infrared neural stimulation.</a> JoVE. (77), (2013).</li><li>Cadusch, P. J., Hlaing, M. M., Wade, S. A., McArthur, S. L., Stoddart, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+methods+for+fluorescence+background+subtraction+from+Raman+spectra.">Improved methods for fluorescence background subtraction from Raman spectra.</a> J. Raman Spectrosc. 44 (11), 1587-1595 (2013).</li><li>Daud, M. F. B., Pawar, K. C., Claeyssens, F., Ryan, A. J., Haycock, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+aligned+3D+neuronal-glial+co-culture+model+for+peripheral+nerve+studies.">An aligned 3D neuronal-glial co-culture model for peripheral nerve studies.</a> Biomaterials. 33 (25), 5901-5913 (2012).</li><li>Jung, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracellular+gold+nanoparticles+increase+neuronal+excitability+and+aggravate+seizure+activity+in+the+mouse+brain.">Intracellular gold nanoparticles increase neuronal excitability and aggravate seizure activity in the mouse brain.</a> PLoS ONE. 9 (3), e91360 (2014).</li><li>Salinas, K., Kereselidze, Z., DeLuna, F., Peralta, X., Santamaria, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transient+extracellular+application+of+gold+nanostars+increases+hippocampal+neuronal+activity.">Transient extracellular application of gold nanostars increases hippocampal neuronal activity.</a> J. Nanobiotechnology. 12 (1), 31 (2014).</li><li>Ebbesen, C. L., Bruus, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+laser-induced+heating+in+optical+neuronal+guidance.">Analysis of laser-induced heating in optical neuronal guidance.</a> J. Neurosci. Meth. 209 (1), 168-177 (2012).</li><li>Iwanaga, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Location-dependent+photogeneration+of+calcium+waves+in+HeLa+cells.">Location-dependent photogeneration of calcium waves in HeLa cells.</a> Cell Biochem. Biophys. 45 (2), 167-176 (2006).</li><li>Huang, X., Jain, P. K., El-Sayed, I. H., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+the+minimum+temperature+required+for+selective+photothermal+destruction+of+cancer+cells+with+the+use+of+immunotargeted+gold+nanoparticles.">Determination of the minimum temperature required for selective photothermal destruction of cancer cells with the use of immunotargeted gold nanoparticles.</a> Photochem. Photobiol. 82 (2), 412-417 (2006).</li><li>Connor, E. E., Mwamuka, J., Gole, A., Murphy, C. J., Wyatt, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+nanoparticles+are+taken+up+by+human+cells+but+do+not+cause+acute+cytotoxicity.">Gold nanoparticles are taken up by human cells but do not cause acute cytotoxicity.</a> Small. 1 (3), 325-327 (2005).</li><li>Isomaa, B., Reuter, J., Djupsund, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+subacute+and+chronic+toxicity+of+cetyltrimethylammonium+bromide+(CTAB),+a+cationic+surfactant,+in+the+rat.">The subacute and chronic toxicity of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), a cationic surfactant, in the rat.</a> Arch. Toxicol. 35 (2), 91-96 (1976).</li><li>Juste, J., Pastoriza-Santos, I., Liz-Marz&#225;n, L., Mulvaney, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+nanorods:+synthesis,+characterization+and+applications.">Gold nanorods: synthesis, characterization and applications.</a> Coord. Chem. Rev. 249 (17-18), 1870-1901 (2005).</li><li>Dreaden, E. C., Alkilany, A. M., Huang, X., Murphy, C. J., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+golden+age:+gold+nanoparticles+for+biomedicine.">The golden age: gold nanoparticles for biomedicine.</a> Chem. Soc. Rev. 41 (7), 2740-2779 (2012).</li><li>Huang, X., Jain, P. K., El-Sayed, I. H., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+photothermal+therapy+(PPTT)+using+gold+nanoparticles.">Plasmonic photothermal therapy (PPTT) using gold nanoparticles.</a> Lasers Med. Sci. 23 (3), 217-228 (2008).</li><li>Albert, E. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TRPV4+channels+mediate+the+infrared+laser-evoked+response+in+sensory+neurons.">TRPV4 channels mediate the infrared laser-evoked response in sensory neurons.</a> J. Neurophysiol. 107 (12), 3227-3234 (2012).</li><li>Garcia-Elias, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphatidylinositol-4,5-biphosphate-dependent+rearrangement+of+TRPV4+cytosolic+tails+enables+channel+activation+by+physiological+stimuli.">Phosphatidylinositol-4,5-biphosphate-dependent rearrangement of TRPV4 cytosolic tails enables channel activation by physiological stimuli.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (23), 9553-9558 (2013).</li><li>Shapiro, M. G., Homma, K., Villarreal, S., Richter, C. -. P., Bezanilla, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infrared+light+excites+cells+by+changing+their+electrical+capacitance.">Infrared light excites cells by changing their electrical capacitance.</a> Nat. Commun. 3 (736), (2012).</li><li>Roggan, A., Friebel, M., D&#246;rschel, K., Hahn, A., M&#252;ller, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+properties+of+circulating+human+blood+in+the+wavelength+range+400-2500+nm.">Optical properties of circulating human blood in the wavelength range 400-2500 nm.</a> J. Biomed. Opt. 4 (1), 36-46 (1999).</li><li>Byrnes, K. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+promotes+regeneration+and+functional+recovery+and+alters+the+immune+response+after+spinal+cord+injury.">Light promotes regeneration and functional recovery and alters the immune response after spinal cord injury.</a> Lasers Surg. Med. 36 (3), 171-185 (2005).</li><li>Wu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=810+nm+wavelength+light:+an+effective+therapy+for+transected+or+contused+rat+spinal+cord.">810 nm wavelength light: an effective therapy for transected or contused rat spinal cord.</a> Lasers Surg. Med. 41 (1), 36-41 (2009).</li><li>Grossman, N., Schneid, N., Reuveni, H., Halevy, S., Lubart, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=780+nm+low+power+diode+laser+irradiation+stimulates+proliferation+of+keratinocyte+cultures:+involvement+of+reactive+oxygen+species.">780 nm low power diode laser irradiation stimulates proliferation of keratinocyte cultures: involvement of reactive oxygen species.</a> Lasers Surg. Med. 22 (4), 212-218 (1998).</li><li>Wong-Riley, M. T. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photobiomodulation+directly+benefits+primary+neurons+functionally+inactivated+by+toxins+-+Role+of+cytochrome+c+oxidase.">Photobiomodulation directly benefits primary neurons functionally inactivated by toxins - Role of cytochrome c oxidase.</a> J. Biol. Chem. 280 (6), 4761-4771 (2005).</li><li>Beauvoit, B., Kitai, T., Chance, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contribution+of+the+mitochondrial+compartment+to+the+optical+properties+pf+the+rat+liver:+a+theoretical+and+practical+approach.">Contribution of the mitochondrial compartment to the optical properties pf the rat liver: a theoretical and practical approach.</a> Biophys. J. 67 (6), 2501-2510 (1994).</li></ol>

The authors have no competing interests to disclose.

이 프레젠테이션에서 설명하는 프로토콜은 문화, 차별화 광학적으로 외부 흡수를 사용하여 신경 세포를 자극하는 방법에 대해 설명합니다. NR 특성 (예를 들어 치수, 형상, 플라즈몬 공진 파장 및 표면 화학) 및 (등과 파장, 펄스 길이, 반복율, 등)의 레이저 자극 파라미터는 다른 실험의 필요에 맞도록 변화 될 수있다. 세포 행동에 영향은 표준 분석 및 생물학적 물질을 사용하여 모니터링 할 수있다. 전반적인 접근 방법은 체외에서 세포 인구를 조사 할 수있는 간단하면서도 강력한 방법을 제공합니다 및 일차 전지, 조직 샘플과 생체 내 연구에서 연장 할 수있다. 금 NR을 생물학적 용도로 사용하기 위해 만족되어야 할 주요 요구 안정성 (화학적 및 물리적 모두) 및 생체 적합성이다. 후자 (인해 양이온 계면 활성제의 존재 때문에, 일반 특히 중요금의 표면에 LY CTAB). CTAB는 시험 관내 및 생체 내 (28) (29) 모두에서 세포 독성을 유도하는 것으로 알려져 있고, 그것은 일반적 NR-형성 형상 (30)를 구동하기 위해 합성 과정에서 사용된다. 안정성 및 생체 적합성 종종 NR 금 표면에 추가적인 코팅 (예 : 폴리에틸렌 글리콜, 실리카) (31)을 증착함으로써 개선된다. 조직 학적 분석은 종종 조직 실험 7,8,12,15 동안 수행되는 동안의 생체 적합성을 평가하기 위해, 다른 분석은 시험 관내에서 (예를 들어 실시간 / 죽은, MTS, MTT, 등)을 사용할 수있다. 나노 물질을 사용한 작업에 올바르게 몰 농도를 결정하는 데 어려움이있을 때 또 다른 문제는 얼굴. 모양, 크기, 화학적 특성의 관점에서 NP에의 거대한 다양한 입자의 특정 클래스에 적합한 기술을 현재 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 표준 동적 빛 scatt방법을 ering 것은 국민 연금 구형과 빛을 산란 등방성 (17)이 있다고 가정합니다. 따라서, 측정 된 농도와 진짜 사이의 불일치에 금 NR을 결과이 방법의 응용 프로그램입니다. 투여 농도가 정확하게 (약물 전달 애플리케이션 등) 방법의 효능을 최대화하고 나노 물질 (17)의 독성을 최소화하기 위해 제어 될 필요가 나노 의학 분야와 관련된 경우 NP 농도의 문제는 특히 문제가된다. 여기에보고 된 연구에서 사용 된 광학 밀도는 세포 생존 및 입자 수의 관점에서 양호한 결과를 주었다. 인해 내재 흡수 특성에, Au로 NPS는 종종 레이저 소스와 조합하여 사용된다. 노광시, 흡수 및 산란 된 NP의 표면에서 발생하기 쉽다 두​​ 가지 주요 방법이다. 종종 레이저 파장 플라즈몬 공진 파장과 일치하는 경우, 흡수NP 표면에서 흥미로운 전도 전자, 산란에 우선합니다. 이러한 평형 위치로부터 멀어과 일관된 공진 진동 국부 표면 플라스 몬 공명 (LSPR)라고 작성 전자 가스를 형성한다. 이어서, 에너지는 그 후 주위 환경 (32)에 급속 열로서 방산 NP 결정 격자로 전달된다. 열 NR LSPR의 여기 후에 관찰 주요 효과이기 때문에, 레이저 조사 후 세포 생존을 모니터링하는 것이 바람직하다. 이 신경 돌기의 생장 및 세포 내 칼슘 이온 통로에 관찰 된 효과가 LSPR의 여기에서 발생하는 과도 가열에 의한 있다고 가정하고있다. 이 가설은 페라이트 자성 NP는 5 노광 후의 감온 TRPV1 채널의 활성과 일치한다. 이 프로세스는 또한 관측 감열 TRPV4 채널 PLA와 일치Y 적외선 신경 자극 (33)에서 중요한 역할. 분자 수준에서, 그것은 최근에 TRPV4는 채널 (34)와 포스 -4,5- -biphosphate의 상호 작용 (PIP 2) 후 열성 인 것으로 나타났다. 따라서, NR 여기 후에 발생하는 일시적 가열을 촉진하는 역할을하고 / 또는 TRPV4 채널의 개방을 유도 할 수있다. 이 가설은 칼슘을 사용하여 미래의 칼슘 실험을 통해 확인 할 수 있습니다 - PIP (2) 고갈을 통해 무료 매체 및 / 또는 분자를 제어합니다. 다른 그룹은 생리적 온도 범위에서 작은 온도 구배가 같은 신경 성장 원추 25를 안내 또는 인간 배아 신장 세포 (35)에 전류를 탈분극 다른 응답을 유도하는데 사용될 수 있다는 것을 증명하고있다. 용인과 동료 차 청각 신경 숭배 전기 신호 활동에 상당한 증가를 기록LSPR에서 각 NR 레이저 조사 후 실리카 피복 NR을 가진 금 어인. 레이저 조사에 의해 생성 된 입자를 가열 패치 - 클램프 기법 (14)을 사용하여 측정 하였다. 연속적 쥐 좌골 신경 (15)의 신경 다발의 시스의 근방에 관류 때 최근 엄 등. 3.4 × 10 9의 Au 각 NR 레이저 노광 후의 CNAPs의 진폭의 증가를 기록했다. 이것은 36 내지 780 무시할 것으로 알려진 바와 같이 실험 동안 관찰 780 nm의 레이저 다이오드의 자극 효과는 물 흡수에 의해 발생한 열로 연결되지 않았다. 이전에 게시 된 결과는 생체 내 37, 38의 신경 조직에 780 nm의 빛의 자극 효과를보고있다. 시험관 연구 과정 39 반응성 산소 종의 참여를 증명하고있다. 그러나, 자세한 메커니즘은하는 NIR 자극 유전자 transcriptio에 영향을 미치는n 및 다른 세포 활동은 현재 해결되지 않은 있습니다. 현재 데이터는 미토콘드리아 발색단 내의 광자 흡수를 포함한 자극 다른 효과의 상호 작용을 암시 37,39-41 (780 nm에서의 에너지의 약 50 %는 사이토 크롬 c 산화 효소에 의해 흡수 될 수 있음) 칼슘 막 투과성의 변화 셀 (37)의 염증 활성의 37 억제. 이 논문에 제시된 결과는 나노 입자의 흡수가 신경 세포의 광 자극 미래의 응용 프로그램에 대한 큰 약속을 잡고 있음을 보여줍니다. 가장 큰 장점은 조직으로 (치료 창)까지 침투하는 근적외선 빛의 능력에있다. 이러한 결과는 또한 나노 입자 흡수제 향상 및 / 또는 흡수에 기초하여 적외선 신경 자극의 방법을 대체 할 수 있음을 보여준다. 신경 보철 미래 애플리케이션, 상이한 표면 functionalizat 조사가 관심을 가질 것많은 광 자극 응용 프로그램의 주요 대상이되는 신경 세포의 축색 돌기, 화학 친화력과 이온.

최근 연구에 따르면, 물 (파장&gt; 1400 ㎚)에 의해 외광의 흡수와 관련된 과도 가열 한 신경 조직 및 심장 근세포의 세포 내 칼슘이 과도에서 활동 전위를 유도하는데 사용될 수 있다는 것을 증명하고있다. 적외선 빛의 사용으로 인해 잠재적 인 미세한 공간 해상도로, 신경 보철에 응용 프로그램에 대한 큰 관심을 제기, 유전자에 직접 조직과 접촉, 자극 유물의 최소화 및 필요성을 제거 부족 (자극하기 전에 세포를 수정 ) optogenetics에 필요 하나. 이러한 모든 장점에도 불구하고, 최근에 개발 된 열 모델은 상기 대상 조직 / 세포 자극 여러 사이트 및 / 또는 고 반복율은 3,4- 사용되는 누적 가열 효과에 의해 영향을받을 수 있음을 제시 하였다. 이러한 과제에 대응하여, 연구자들은 외인성 absor를 사용할 수있는 가능성을 인식하고신경 자극에 대한 조직의 BER이 더 국부 가열 효과를 생성한다. 황 등. 원격 무선 주파수 자계 5 HEK 293 세포에서 온도에 민감한 TRPV1 채널을 활성화하기 위해 페라이트 초상 자성 나노 입자를 사용하여이 원리를 설명했다. 이 기술은 (자기장이 조직에 상대적으로 약한 상호 작용) 더 깊은 침투를 허용 할 수 있지만, 반응은 오히려 생체 공학 장치 (5)에 필요한 밀리 초 지속 시간보다, 초 기간에 걸쳐 기록되었다. 체외에서 검은 마이크로 입자를 쥐의 대뇌 피질 신경 세포의 유사, 파라 등. 입증 전기 자극. 이들은 잠재적으로 더 빠르게 반복 속도 6을 허용 μJ 범위의 에너지와 μS 수백 정도의 펄스 지속 시간을 사용하여 자극 세포 수준의 정밀도를 나타냈다. 외인성 흡수제의 사용은 또한 유도 적용된체외에서 형태 학적 변화. Ciofani 외는. (7)에 의해 여기 된 초음파 압전 질화 붕소 나노 튜브를 사용하여 신경 세포의 생장 ~ 40 %의 증가를 보였다. 마찬가지로, PC12 세포에서 endocytosed 산화철 나노 입자 인해 산화철 8 세포 접착 분자의 활성화, 용량 의존적으로 분화 신경 돌기를 향상시키기 위해보고되었다. 최근, 신경 자극을 지원하기 위해 외부 흡수에 대한 관심은 금 나노 입자의 사용 (금 NP에)에 초점을 맞추고있다. NPS는 효율적으로 AU 플라즈몬 피크에서의 레이저 광을 흡수하는 열 (9)의 형태로 주위 환경으로 방출 할 수있는 능력을 가지고있다. 10 - 가능한 입자 모양의 모든 사이에 금 나노 막대의 광 흡수 (금 NR을)를 편리하게 (NIR, 750-1,400 나노 미터 사이의 파장 적외선 근처) 생체 조직의 치료 창을 일치합니다. 또한, 계속에서신경 자극의 EXT는, Au로 각 NR 사용은 비교적 양호한 생체 적합성 및 표면 기능화 옵션 (11)의 넓은 범위를 제공한다. 최근의 연구 분화에 자극 효과가 NG108-15 신경 세포 12 금 NR을 지속적으로 레이저 노출 후 유도 될 수 있음을 보여 주었다. 마찬가지로, 세포 내 칼슘 과도 가변 주파수 및 펄스 변조 된 레이저 조사 13 길이 Au을 NR을 배양 신경 세포에서 기록되었다. 세포막 탈분극은 나선 신경절 신경 세포 (14)의 차 문화 금 각 NR NIR 레이저 조명 후에 기록되었다. 조사 금 NR을 가진 생체 응용 프로그램의 첫 번째는 최근에 증명되었다. 엄 동료는 플라즈몬 절정에 금 NR을 노출하고 복합 신경 활동 전위 (CNAPs)의 진폭의 6 배 증가 쥐의 좌골 신경의 자극 임계 값의 3 배 감소를 기록했다. 엉진일보 응답은 NR 플라즈몬 피크 (15)의 여기에 의한 발열 효과 지역에 기인 하였다. 본 논문에서는 금 NR을 배양 NG108-15 신경 세포에 레이저 자극의 효과를 조사하는 프로토콜이 지정됩니다. 이러한 방법은 표준 생물학적 기술 및 재료를 사용하여 시험 관내에서 세포 집단을 조사하는 간단하지만 강력한 방법을 제공한다. 프로토콜은 안전하게 작동하고 반복 가능한 정렬을 가능 광섬유 결합 형 레이저 다이오드 (LD)에 기초한다. 금 NR 샘플 준비 및 레이저 조사 방법에있어서, 상기 특정 프로토콜 합성 및 배양을 각각 제공하는 것으로 알려져있다, 다른 입자 형상 및 신경 세포 배양에 확장 될 수있다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Au NR</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>716812</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NG108-15</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>8811230</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D6546</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FCS</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>10100147</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-glutamine</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>G7513</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin/streptomycin</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>15140122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amphotericin B</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>15290018</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formaldehyde</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>F8775</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>BDH</td>
			<td>T8532</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BSA</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>A2058</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-&#946;III-tubulin</td>
			<td>Promega</td>
			<td>G7121</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TRITC-conjugated anti-mouse IgG antibody</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>T5393</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAPI</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>D1306</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluo-4 AM</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>F14201</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMSO</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>472301</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic F-127</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>P6867</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalogue Number</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-Vis spectrometer</td>
			<td>Varian Medical Systems Inc.</td>
			<td>Cary 50 Bio</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mini centrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>Mini Spin</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonic bath</td>
			<td>Unisonics Australia</td>
			<td>FPX 10D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell culture incubator</td>
			<td>Kendro</td>
			<td>Hera Cell 150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell culture centrifuge</td>
			<td>Hettich</td>
			<td>Rotofix 32A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser diode</td>
			<td>Optotech</td>
			<td>780 nm single mode fibre - coupled LD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical fiber</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>780 HP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power meter</td>
			<td>Coherent</td>
			<td>Laser Check</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ</td>
			<td>http://rsb.info.nih.gov/ij/index.html</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epifluorescent microscope</td>
			<td>Axon Instruments</td>
			<td>ImageX-press 5000A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#956;-slide well</td>
			<td>Ibidi</td>
			<td>80826</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted confocal microscope</td>
			<td>Carl Zeiss Microscopy Ltd.</td>
			<td>LSM 510 meta-confocal microscope</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>TDS210</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

gold nanorod-assisted optical stimulation of neuronal cells

Recent studies have demonstrated that nerves can be stimulated in a variety of ways by the transient heating associated with the absorption of infrared light by water in neuronal tissue. This technique holds great potential for replacing or complementing standard stimulation techniques, due to the potential for increased localization of the stimulus and minimization of mechanical contact with the tissue. However, optical approaches are limited by the inability of visible light to penetrate deep into tissues. Moreover, thermal modelling suggests that cumulative heating effects might be potentially hazardous when multiple stimulus sites or high laser repetition rates are used. The protocol outlined below describes an enhanced approach to the infrared stimulation of neuronal cells. The underlying mechanism is based on the transient heating associated with the optical absorption of gold nanorods, which can cause triggering of neuronal cell differentiation and increased levels of intracellular calcium activity. These results demonstrate that nanoparticle absorbers can enhance and/or replace the process of infrared neural stimulation based on water absorption, with potential for future applications in neural prostheses and cell therapies.

여기에 설명 된 프로토콜 1, 2 및 3을 사용하여 분화에 자극 효과의 Au NP에 배양 NG108-15 신경 세포에서 관찰되었다 레이저 후에 (금 NR을, 폴리 (스티렌)의 Au NR을 실리카 코팅 된 금 각 NR을 코팅 처리) 1.25 및 7.5 W 사이의 노출 · cm -2. rhodamineB 표지 금 NR을 공 촛점 이미지는 입자가 배양 12 일 1 내면화되었다는 것을 보여 주었다. 지역화 주로 흡수 바람직한기구는 전지 본체 (12)를 통해 막임을 나타내는 세포질에서 관찰되었다. NG108-15 신경 세포로 분화를 유도 한 후 검출 된 주요 형태 학적 변화는 확산의 체포, βIII - 튜 불린 단백질의 발현 및 최대 길이와 수 (22)의 측면에서 분석 하였다 신경 돌기의 부산물이었다. NR을 배양 샘플 레이저 irradi에서 신경 돌기 길이 증가를 보였다여기에 측정 ANCE 수준 (1.25 및 7.5 W 사이의 · cm -2). 대조 시료 NPS (않고 배양하고 동일한 레이저 조사 전력 셀) 길이의 유의 한 변화를 보이지 않았다. 7.5 W · cm -2), 금 (Au NR을 배양 NG108-15의 최종 신경 돌기 길이의 조사량을 사용하면 비 레이저 조사 된 샘플보다 더 높은 약 36 % (p &lt;0.01)이었다. 이 동작은 특히 NR을의 표면 화학에 연결되지 않았습니다. 이들 값은 -15 NG108 단독에 의해 개발 및 레이저 노광 (p &lt;0.05) (12)의 동일한 값에 노출 신경 돌기가 거의 20 %보다 더 컸다. 이러한 결과는 초음파 방사선 7 압전 나노 튜브 배양 및 조사 PC12 신경 세포에 이전에 발표 된 연구와 라인에 있습니다. 금 NR을하지 않고 제어 실험은 네브라스카의 신경 돌기 및 번호와 함께 신경 세포의 비율의 관점에서 780 nm의 빛의 일부 자극 효과를 보여 주었다신경 세포 당 urites. 이 자극은 낮은 레이저 파워 (1.25 W ∙ cm -2) 가장 높은 레이저 에너지의 후속 감소와 함께 (7.5 W ∙ cm -2) (12)에 더 효과적이었다. 어떤 레이저 조사없이 국민 연금에 의한 적당한 자극 (폴리 (스티렌)는 코팅 처리 및 실리카 코팅 만)는 신경 돌기 (12)와 신경 세포의 비율로 검출되었다. 이러한 결과는 금 나노 입자가 생체 외 (23, 24)에서 신경 세포의 활동을 증가시킬 수 있음을 최근 발표 관측과 라인에 있습니다.이 그림은 혼자 배양 분화 NG108-15 신경 세포 (그림 2A) 또는 금 NR을와의 표면 형광 이미지의 예 (그림 2B를 보여줍니다 )과 그림에 표시된 다른 레이저 힘 ()을 조사. 광 생성 세포 내 칼슘 방출을위한 잠재적 프로토콜은 1, 2에 따라 NIR 펄스 광을 사용하여 평가하고 있었다4. 칼슘 이온은 유사 분열, 근육 수축 및 신경 돌기 확장 25,26 등 다양한 세포 활성에 중요한 역할을한다. 자극에 응답하여, 칼슘 이온이 증가하고, 특정 세포 기능의 활성화, 변조 또는 종단 선도, 및 진동 감소한다. 최근 칼슘 과도도 심장 근세포의 IR 레이저 노광의 결과로서 관찰되었다. IR 노출 낮은 진폭과 자발적인 칼슘 과도 2보다 빠른 복구 시간을 전시 한 후 그 연구에서 칼슘 반응 유발. (3)와 FLUO - 오전 4시로드 군데 NG108-15 신경 세포의 예를 보여줍니다 공 초점 현미경. FLUO-4 오전 세포질 전반 인디케이터의 균일 한 분포의 결과, 비파괴 방식으로 세포막을 입력하는 것으로 관찰되었다. 사소한 핵 또는 세포질 소기관 염색 검출되었다. 이전에 나타난 바와 같이, NR을 12은 세포 내 위치 할 것으로 예상되었다. J는 cm ∙ 0.07 사이 NG108-15 단독으로 신경 세포 또는 Au로 NR을 및 폴리 (스티렌)으로 배양 - 코팅 - 금 NR을 레이저 irradiances로 후 노출 -2 370 J의 범위는 변조 된 레이저 주파수, cm -2 ∙ 0.5 Hz에서의. 도 4는 응답의 진폭을 시간의 함수로서 매핑 된 방법의 대표적인 예를 나타낸다. 조사량 (도 4a - C)에 따라 달라질 칼슘 응답의 진폭 및 관찰되지 일관 레이저 펄스 (도 4c) (13)에 의해 트리거된다. 가장 가능성있는 설명은 불완전한 칼슘 2 +로드 (2) 또는 신경 세포의 NR 국제화의 다른 효율에 의한 세포 내 칼슘 저장의 과도 고갈이었다. NR을은이 배양에 사용되지 않은 경우E (대조 실험,도 4d), ​​780 nm의 빛의 자극 효과도 관찰되었다. 그러나, 이것은 낮은 형광 피크 진폭과 (분석 샘플 만 16 %에서 검출) 활성화의 낮은 확률을 생산했다. 전반적으로, NR 레이저 유도 세포 활성화의 48 %의 확률은 달성되었다 인해 780 nm의 빛에 대한 배경 이벤트에도 불구하고, NR-처리 된 세포의 노출은 낮은 레이저 에너지 및 응답 (13)의 높은 봉우리와 높은 자극 효율을 보여 주었다. 사실, 칼슘 응답은 0.33 J ∙ cm -2 NR-처리 한 세포에서에서 피크에 발견되었다. 이 열 억제 (13)에 기인했다. 실험 도중에 blebbing 또는 세포막 파쇄 된 임의의 다른 형태의 증거는 19 W ∙ cm의 비교적 높은 파워 밀도 셀룰러 광 퇴색이 신고의 황 등. 결과와 일치하는, 검출되지 않았다 -2 4인가 분 27. NR-처리 된 세포의 어떤 자발적인 활동은 레이저 노출되지 않고 기록되지 않았다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/52566/52566fig1.jpg" /> 도 1 : 영역의 레이저 광에 대한 레이저 파워의 함수로서 광섬유 실험 장치 (A)와 평균 레이저 irradiances 0.4 mm 2 (B)에 동일하다. 빔 파라미터는 (A) 섬유 (θ), 빔 반경 (R)과 광 화이버와의 샘플 (d) 사이의 거리를 빠져 나가는 빛의 최대 원뿔의 반각. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/52566/52566fig2.jpg" /> 도 2 : 단독으로 (A) 배양 된 분화 된 신경 세포의 NG108-15 금 또는 NR을 (B)로 표면 형광 이미지의 예 (도면에 표시된) 다른 레이저 파워로 조사. 샘플 내가이었다레이저 조사 전 하루 동안 ncubated. 세포는 고정 삼일 레이저 조사 후 항 β-III 튜 불린 (빨간색)와 DAPI (파란색) 표지 하였다. 스케일 바는 100 ㎛이다. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/52566/52566fig3.jpg" /> 그림 3 : Fluo4-AM 칼슘 표시기로드 차별화 NG108-15 신경 세포의 예제 이미지는 40X 기름 침지 목적으로 반전 된 공 초점 현미경을 사용하여 측정합니다.. <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/52566/52566fig4.jpg" /> 그림 4 :와 3 일 동안 무 혈청 조건에서 배양 NG108-15 신경 세포에서 시간의 함수로 레이저 유도 칼슘 변화의 대표적인 예 (A) 폴리 (스티렌) -au의 NR을, (B, C) 금 NR을하고, NR을 (제어 샘플)없이 (D). 이러한 결과는100 밀리 초 (A, C, D)와 50 밀리 초 (B)의 레이저 펄스를 얻을. 0.5 Hz의 (D) - 실험 (점선 수직선)에 사용되는 주파수는 1 Hz에서 (C)이었다. 계산 된 방사 노출 cm -2 (A), 34.7 J가 ∙ J가 ∙ 69.4이었다 cm -2 (B), 0.37 J ∙ cm -2 (C)과 138.87 J ∙ cm -2 (D). F 최대 / F 0 이오 노마 이신 교정에서 NG108 -15 신경 세포에서 검출 된 최대 형광 증가 (허가 13 재생)을 나타냅니다.

Watch this Scientific Journal Video about Gold Nanorod-assisted Optical Stimulation of Neuronal Cells at JoVE.com

Gold Nanorod-assisted Optical Stimulation of Neuronal Cells

This protocol outlines how to use the transient heating associated with the optical absorption of gold nanorods to stimulate differentiation and intracellular calcium activity in neuronal cells. These results potentially open up new applications in neural prostheses and fundamental studies in neuroscience.

골드 신경 세포의 자극을 광학 나노로드가 보조

Recent studies have demonstrated that nerves can be stimulated in a variety of ways by the transient heating associated with the absorption of infrared ...

gold-nanorod-assisted-optical-stimulation-of-neuronal-cells

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Neuroscience

8.9K 조회수.  Swinburne University of Technology. This protocol outlines how to use the transient heating associated with the optical absorption of gold nanorods to stimulate differentiation and intracellular calcium activity in neuronal cells. These results potentially open up new applications in neural prostheses and fundamental studies in neuroscience.

비디오: Gold Nanorod-assisted Optical Stimulation of Neuronal Cells

TMS: Using the Theta-Burst Protocol to Explore Mechanism of Plasticity in Individuals with Fragile X Syndrome and Autism

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS display abnormalities in the expression of FMR1 - a protein required for typical, healthy neural development.3 Recent data has suggested that the loss of this protein can cause the cortex to be hyperexcitable thereby affecting overall patterns of neural plasticity.4,5
In addition, Fragile X shows a strong comorbidity with autism: in fact, 30% of children with FXS are diagnosed with autism, and 2 - 5% of autistic children suffer from FXS.6
Transcranial Magnetic Stimulation (a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate cortical excitability via the application of localized magnetic field pulses 7,8) represents a unique method of exploring plasticity and the manifestations of FXS within affected individuals. More specifically, Theta-Burst Stimulation (TBS), a specific stimulatory protocol shown to modulate cortical plasticity for a duration up to 30 minutes after stimulation cessation in healthy populations, has already proven an efficacious tool in the exploration of abnormal plasticity.9,10 
Recent studies have shown the effects of TBS last considerably longer in individuals on the autistic spectrum - up to 90 minutes.11 This extended effect-duration suggests an underlying abnormality in the brain's natural plasticity state in autistic individuals - similar to the hyperexcitability induced by Fragile X Syndrome.
In this experiment, utilizing single-pulse motor-evoked potentials (MEPs) as our benchmark, we will explore the effects of both intermittent and continuous TBS on cortical plasticity in individuals suffering from FXS and individuals on the Autistic Spectrum.

In this article, we examine the effects of Theta-Burst TMS stimulation on cortical plasticity in individuals suffering from Fragile X syndrome and individuals on the autistic spectrum.

TMS : 연약한 X 증후군 및 자폐증과 개인의 소성의 Mechasnism를 탐험하는 세타 - 버스트 프로토콜을 사용하여

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS ...

연구

신경과학

The NeuroStar TMS Device: Conducting the FDA Approved Protocol for Treatment of Depression

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic fields. These rapidly alternating fields induce electrical currents within localized, targeted regions of the cortex which are associated with various physiological and functional brain changes.1,2,3
In 2007, O'Reardon et al., utilizing the NeuroStar device, published the results of an industry-sponsored, multisite, randomized, sham-stimulation controlled clinical trial in which 301 patients with major depression, who had previously failed to respond to at least one adequate antidepressant treatment trial, underwent either active or sham TMS over the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC). The patients, who were medication-free at the time of the study, received TMS five times per week over 4-6 weeks.4
The results demonstrated that a sub-population of patients (those who were relatively less resistant to medication, having failed not more than two good pharmacologic trials) showed a statistically significant improvement on the Montgomery-Asberg Depression Scale (MADRS), the Hamilton Depression Rating Scale (HAMD), and various other outcome measures. In October 2008, supported by these and other similar results5,6,7, Neuronetics obtained the first and only Food and Drug Administration (FDA) approval for the clinical treatment of a specific form of medication-refractory depression using a TMS Therapy device (FDA approval K061053).
In this paper, we will explore the specified FDA approved NeuroStar depression treatment protocol (to be administered only under prescription and by a licensed medical profession in either an in- or outpatient setting).

In this article, we examine the methodology and considerations relevant to the FDA approved depression treatment protocol using the Neuronetics NeuroStar TMS device.

NeuroStar TMS 장치 : FDA를 실시는 우울증 치료 프로토콜을 승인

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic ...

Live-cell Imaging of Sensory Organ Precursor Cells in Intact Drosophila Pupae

Since the discovery of Green Fluorescent Protein (GFP), there has been a revolutionary change in the use of live-cell imaging as a tool for understanding fundamental biological mechanisms. Striking progress has been particularly evident in Drosophila, whose extensive toolkit of mutants and transgenic lines provides a convenient model to study evolutionarily-conserved developmental and cell biological mechanisms. We are interested in understanding the mechanisms that control cell fate specification in the adult peripheral nervous system (PNS) in Drosophila. Bristles that cover the head, thorax, abdomen, legs and wings of the adult fly are individual mechanosensory organs, and have been studied as a model system for understanding mechanisms of Notch-dependent cell fate decisions. Sensory organ precursor (SOP) cells of the microchaetes (or small bristles), are distributed throughout the epithelium of the pupal thorax, and are specified during the first 12 hours after the onset of pupariation. After specification, the SOP cells begin to divide, segregating the cell fate determinant Numb to one daughter cell during mitosis. Numb functions as a cell-autonomous inhibitor of the Notch signaling pathway.
Here, we show a method to follow protein dynamics in SOP cell and its progeny within the intact pupal thorax using a combination of tissue-specific Gal4 drivers and GFP-tagged fusion proteins 1,2.This technique has the advantage over fixed tissue or cultured explants because it allows us to follow the entire development of an organ from specification of the neural precursor to growth and terminal differentiation of the organ. We can therefore directly correlate changes in cell behavior to changes in terminal differentiation. Moreover, we can combine the live imaging technique with mosaic analysis with a repressible cell marker (MARCM) system to assess the dynamics of tagged proteins in mitotic SOPs under mutant or wildtype conditions. Using this technique, we and others have revealed novel insights into regulation of asymmetric cell division and the control of Notch signaling activation in SOP cells (examples include references 1-6,7 ,8).

Live-cell Imaging of Sensory Organ Precursor Cells in Intact Drosophila Pupae

In this video, we describe a method for live cell imaging of asymmetrically dividing sensory organ progenitor cells and epidermal cells in intact Drosophila pupae

손상의 감각 오르간 전구체 세포 라이브 셀 이미징 Drosophila Pupae

Since the discovery of Green Fluorescent Protein (GFP), there has been a revolutionary change in the use of live-cell imaging as a tool for understanding ...

Fast Micro-iontophoresis of Glutamate and GABA: A Useful Tool to Investigate Synaptic Integration

One of the fundamental interests in neuroscience is to understand the integration of excitatory and inhibitory inputs along the very complex structure of the dendritic tree, which eventually leads to neuronal output of action potentials at the axon. The influence of diverse spatial and temporal parameters of specific synaptic input on neuronal output is currently under investigation, e.g. the distance-dependent attenuation of dendritic inputs, the location-dependent interaction of spatially segregated inputs, the influence of GABAergig inhibition on excitatory integration, linear and non-linear integration modes, and many more.
With fast micro-iontophoresis of glutamate and GABA it is possible to precisely investigate the spatial and temporal integration of glutamatergic excitation and GABAergic inhibition. Critical technical requirements are either a triggered fluorescent lamp, light-emitting diode (LED), or a two-photon scanning microscope to visualize dendritic branches without introducing significant photo-damage of the tissue. Furthermore, it is very important to have a micro-iontophoresis amplifier that allows for fast capacitance compensation of high resistance pipettes. Another crucial point is that no transmitter is involuntarily released by the pipette during the experiment.
Once established, this technique will give reliable and reproducible signals with a high neurotransmitter and location specificity. Compared to glutamate and GABA uncaging, fast iontophoresis allows using both transmitters at the same time but at very distant locations without limitation to the field of view. There are also advantages compared to focal electrical stimulation of axons: with micro-iontophoresis the location of the input site is definitely known and it is sure that only the neurotransmitter of interest is released. However it has to be considered that with micro-iontophoresis only the postsynapse is activated and presynaptic aspects of neurotransmitter release are not resolved. In this article we demonstrate how to set up micro-iontophoresis in brain slice experiments.

In this article we introduce fast micro-iontophoresis of neurotransmitters as a technique to investigate integration of postsynaptic signals with high spatial and temporal precision.

글루타민산 염과 GABA의 빠른 마이크로 이온 도입 : 시냅틱 통합을 조사하는 유용한 도구

One of the fundamental interests in neuroscience is to understand the integration of excitatory and inhibitory inputs along the very complex structure of ...

Optical Control of a Neuronal Protein Using a Genetically Encoded Unnatural Amino Acid in Neurons

Photostimulation is a noninvasive way to control biological events with excellent spatial and temporal resolution. New methods are desired to photo-regulate endogenous proteins expressed in their native environment. Here, we present an approach to optically control the function of a neuronal protein directly in neurons using a genetically encoded unnatural amino acid (Uaa). By using an orthogonal tRNA/aminoacyl-tRNA synthetase pair to suppress the amber codon, a photo-reactive Uaa 4,5-dimethoxy-2-nitrobenzyl-cysteine (Cmn) is site-specifically incorporated in the pore of a neuronal protein Kir2.1, an inwardly rectifying potassium channel. The bulky Cmn physically blocks the channel pore, rendering Kir2.1 non-conducting. Light illumination instantaneously converts Cmn into a smaller natural amino acid Cys, activating Kir2.1 channel function. We express these photo-inducible inwardly rectifying potassium (PIRK) channels in rat hippocampal primary neurons, and demonstrate that light-activation of PIRK ceases the neuronal firing due to the outflux of K+ current through the activated Kir2.1 channels. Using in utero electroporation, we also express PIRK in the embryonic mouse neocortex in vivo, showing the light-activation of PIRK in neocortical neurons. Genetically encoding Uaa imposes no restrictions on target protein type or cellular location, and a family of photoreactive Uaas is available for modulating different natural amino acid residues. This technique thus has the potential to be generally applied to many neuronal proteins to achieve optical regulation of different processes in brains. The current protocol presents an accessible procedure for intricate Uaa incorporation in neurons in vitro and in vivo to achieve photo control of neuronal protein activity on the molecular level.

Here, a procedure to selectively activate a neuronal protein with a short pulse of light by genetically encoding a photo-reactive unnatural amino acid into a target neuronal protein expressed in neurons in culture or in vivo is presented.

뉴런의 유전자 인코딩 된 부 자연스러운 아미노산을 사용하여 신경 세포 단백질의 광 제어

Photostimulation is a noninvasive way to control biological events with excellent spatial and temporal resolution. New methods are desired to ...

Time-dependent Increase in the Network Response to the Stimulation of Neuronal Cell Cultures on Micro-electrode Arrays

Micro-electrode arrays (MEAs) can be used to investigate drug toxicity, design paradigms for next-generation personalized medicine, and study network dynamics in neuronal cultures. In contrast with more traditional methods, such as patch-clamping, which can only record activity from a single cell, MEAs can record simultaneously from multiple sites in a network, without requiring the arduous task of placing each electrode individually. Moreover, numerous control and stimulation configurations can be easily applied within the same experimental setup, allowing for a broad range of dynamics to be explored. One of the key dynamics of interest in these in vitro studies has been the extent to which cultured networks display properties indicative of learning. Mouse neuronal cells cultured on MEAs display an increase in response following training induced by electrical stimulation. This protocol demonstrates how to culture neuronal cells on MEAs; successfully record from over 95% of the plated dishes; establish a protocol to train the networks to respond to patterns of stimulation; and sort, plot, and interpret the results from such experiments. The use of a proprietary system for stimulating and recording neuronal cultures is demonstrated. Software packages are also used to sort neuronal units. A custom-designed graphical user interface is used to visualize post-stimulus time histograms, inter-burst intervals, and burst duration, as well as to compare the cellular response to stimulation before and after a training protocol. Finally, representative results and future directions of this research effort are discussed.

Mouse neuronal cells cultured on multi-electrode arrays display an increase in response following electrical stimulation. This protocol demonstrates how to culture neurons, how to record activity, and how to establish a protocol to train the networks to respond to patterns of stimulation.

미세 전극 배열에서 신경 세포 배양의 자극에 대한 네트워크 반응의 시간 의존적 증가

Micro-electrode arrays (MEAs) can be used to investigate drug toxicity, design paradigms for next-generation personalized medicine, and study network ...

Optical Coherence Tomography: Imaging Mouse Retinal Ganglion Cells In Vivo

Structural changes in the retina are common manifestations of ophthalmic diseases. Optical coherence tomography (OCT) enables their identification in vivo&#8212;rapidly, repetitively, and at a high resolution. This protocol describes OCT imaging in the mouse retina as a powerful tool to study optic neuropathies (OPN). The OCT system is an interferometry-based, non-invasive alternative to common post mortem histological assays. It provides a fast and accurate assessment of retinal thickness, allowing the possibility to track changes, such as retinal thinning or thickening. We present the imaging process and analysis with the example of the Opa1delTTAG mouse line. Three types of scans are proposed, with two quantification methods: standard and homemade calipers. The latter is best for use on the peripapillary retina during radial scans; being more precise, is preferable for analyzing thinner structures. All approaches described here are designed for retinal ganglion cells (RGC) but are easily adaptable to other cell populations. In conclusion, OCT is efficient in mouse model phenotyping and has the potential to be used for the reliable evaluation of therapeutic interventions.

Optical Coherence Tomography: Imaging Mouse Retinal Ganglion Cells In Vivo

This manuscript describes a protocol for the in vivo imaging of the mouse retina with high-resolution spectral domain optical coherence tomography (SD-OCT). It focuses on retinal ganglion cells (RGC) in the peripapillary region, with several scanning and quantifying approaches described.

광학 일관성 단층 촬영: 마우스 망막 신경 절 세포에서 Vivo에서 화상 진 찰

Structural changes in the retina are common manifestations of ophthalmic diseases. Optical coherence tomography (OCT) enables their identification in ...

Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a closed-loop event-triggered manner. Although many studies are focusing on the possible benefits and side-effects of TES in healthy and pathologic brains, there are still many fundamental open questions regarding the mechanism of action of the stimulation. Therefore, there is a clear need for a robust and reproducible method to test the acute and the chronic effects of TES in rodents. TES can be combined with regular behavioral, electrophysiological, and imaging techniques to investigate neuronal networks in vivo. The implantation of transcranial stimulation electrodes does not impose extra constraints on the experimental design while it offers a versatile, flexible tool to manipulate brain activity. Here we provide a detailed, step-by-step protocol to fabricate and implant transcranial stimulation electrodes to influence brain activity in a temporally constrained manner for months.

This detailed protocol describes transcranial stimulation electrode placement on the temporal bone in order to investigate the short- and long-term effects of transcranial electrical stimulation in freely moving rats.

만성 Transcranial 전기 자극 및 쥐 Intracortical 녹음

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a ...

Neuronal Differentiation from Mouse Embryonic Stem Cells In vitro

The neural differentiation of mouse embryonic stem cells (mESCs) is a potential tool for elucidating the key mechanisms involved in neurogenesis and potentially aid in regenerative medicine. Here, we established an efficient and low cost method for neuronal differentiation from mESCs in vitro, using the strategy of combinatorial screening. Under the conditions defined here, the 2-day embryoid body formation + 6-day retinoic acid induction protocol permits fast and efficient differentiation from mESCs into neural precursor cells (NPCs), as seen by the formation of well-stacked and neurite-like A2lox and 129 derivatives that are Nestin positive. The healthy state of embryoid bodies and the timepoint at which retinoic acid (RA) is applied, as well as the RA concentrations, are critical in the process. In the subsequent differentiation from NPCs into neurons, N2B27 medium II (supplemented by Neurobasal medium) could better support the long term maintenance and maturation of neuronal cells. The presented method is highly efficiency, low cost and easy to operate, and can be a powerful tool for neurobiology and developmental biology research.

Here, we established a low cost and easy to operate method that directs fast and efficient differentiation from embryonic stem cells into neurons. This method is suitable for popularization among laboratories and can be a useful tool for neurological research.

시험관 내 마우스 배아 줄기 세포로부터의 신경 분화

The neural differentiation of mouse embryonic stem cells (mESCs) is a potential tool for elucidating the key mechanisms involved in neurogenesis and ...

GM-Free Generation of Blood-Derived Neuronal Cells

Many human&#160;neurological disorders are caused by degeneration of neurons and glial cells in the brain. Due to limitations in pharmacological and other therapeutic strategies, there is currently no cure available for the injured or diseased brain. Cell replacement appears as a promising therapeutic strategy for neurodegenerative conditions. To this day, neural stem cells (NSCs) have been successfully generated from fetal tissues, human embryonic cells (ES) or induced pluripotent stem cells (iPSC). A process of dedifferentiation was initiated by activation of the novel human GPI-linked glycoprotein, which leads to generation of pluripotent stem cells. These blood-derived pluripotent stem cells (BD-PSCs) differentiate in vitro into cells with a neural phenotype as shown by brightfield and immunofluorescence microscopy. Ultrastructural analysis of these cells by means of electron microscopy confirms their primitive structure as well as neuronal-like morphology and subcellular characteristics.

We present a genetically modified-free (GM-free) method to obtain cells with a neuronal phenotype from reprogrammed peripheral blood cells. Activation of a signaling pathway linked to novel human GPI-linked protein reveals an efficient GM-free method for obtaining human pluripotent stem cells.

혈액 유래 신경 세포의 GM 무료 생성

Many human&#160;neurological disorders are caused by degeneration of neurons and glial cells in the brain. Due to limitations in pharmacological and other ...