Simultaneous electrophysiological and morphological assessment of functional damage to neural networks in vitro after 30–300 g impacts
Notice bibliographique
Résumé
An enigma of mild traumatic brain injury are observations of substantial behavior and performance deficits in the absence of bleeding or other observable structural damage. Altered behavior and performance reflect changes in action potential (AP) patterns within neuronal networks, which could result from subtle subcellular responses that affect synaptic efficacy and AP production. The aim of this study was to investigate and quantify network activity changes after simulated concussions in vitro and therewith develop a platform for simultaneous and direct observations of morphological and electrophysiological changes in neural networks. We used spontaneously active networks grown on microelectrode arrays (MEAs) to allow long-term multisite monitoring with simultaneous optical observations before and after impacts delivered by a ballistic pendulum (30 to 300 g accelerations). The monitoring of AP waveshape templates for long periods before and after impact provided an internal control for cell death or loss of cell-electrode coupling in the observed set of neurons. Network activity patterns were linked in real-time to high power phase contrast microscopy. There was no overt loss of glial or neuronal adhesion, even at high-g impacts. All recording experiments showed repeatable spike production responses: a loss of activity with recovery to near reference in 1 hr, followed by a slow activity decay to a stable, level plateau approximately 30-40% below reference. The initial recovery occurred in two steps: a rapid return of activity to an average 24% below reference, forming a level plateau lasting from 5 to 20 min, followed by a climb to within 10% of reference where a second plateau was established for 1 to 2 hrs. Cross correlation profiles revealed changes in firing hierarchy as well as in Phase 1 in spontaneous network oscillations that were reduced by as much as 20% 6-8 min post impact with only a partial recovery at 30 min. We also observed that normally stable nuclei developed irregular rotational motion after impact in 27 out of 30 networks. The evolution of network activity deficits and recovery can be linked with microscopically observable changes in the very cells that are generating the activity. The repeatable electrophysiological impact response profiles and oscillation changes can provide a quantitative basis for systematic evaluations of pharmacological intervention strategies. Future expansion to include fluorescent microscopy should allow detailed investigations of damage mechanisms on the subcellular level.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».