基于微电极阵列的大鼠脑内L-DOPA刺激谷氨酸释放和神经电信号检测  被引量:4

In Vivo Monitoring L-DOPA-Induced Glutamate Flux and Electrophysiological Signals with a Microelectrode Array

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作  者:范心怡 张松[1,2] 宋轶琳 徐辉任[1,2] 肖桂花 杨丽丽[1,2] 蔡新霞 

机构地区:[1]中国科学院电子学研究所传感技术联合国家重点实验室,北京100190 [2]中国科学院大学,北京100190

出  处:《纳米技术与精密工程》2017年第6期455-459,共5页Nanotechnology and Precision Engineering

基  金:国家自然科学基金资助项目(61527815;31500800;61501426;61471342);国家重点研发计划资助项目(2017YFA0205900);北京市科技计划资助项目(Z141100000214002;Z141102003414014);中国科学院重点资助项目(KJZD-EW-L11-2)

摘  要:左旋多巴(L-DOPA)是帕金森症的主要治疗药物之一,长期使用具有神经毒性,其作用机理复杂.为了研究L-DOPA对大脑纹状体谷氨酸神经通路在体神经元的影响,采用微机电系统(MEMS)技术制备了一种16通道植入式微电极阵列(MEA)芯片,其上集成了直径10μm的电生理、电化学双模信号检测位点,能够实时记录脑内神经递质谷氨酸和动作电位(spike)、局部场电位(LFP)等神经电信号的同步变化.将这种MEA植入大鼠纹状体,在皮层施加L-DOPA(100μL,2 mmol/L)刺激后,随着纹状体内谷氨酸浓度的迅速增加,神经元spike发放频率和LFP低频段功率同步衰减.实验结果从神经元层次在体验证了L-DOPA的神经毒性,可为帕金森症治疗药理研究提供线索.3,4-dihydroxyphenyl-L-alanine( L-DOPA) remains one of the major therapeutic drugs for Parkinson's disease,whereas long-term use is neurotoxic and its mechanism is complex. In order to study the effect of L-DOPA on neuronal neurons in the striatum of the brain,a 16-channel implanted microelectrode array( MEA) was fabricated by micro-electro-mechanical-system( MEMS),which integrates electrophysiological and electrochemical dual-mode signal detection sites with a diameter of 10 μm. It can record the glutamate and spike,local field potential( LFP) synchronization of neuronal electrical signals.The MEA was implanted into the striatum of rats. During these multi-modal recordings,L-DOPA( 2 mmol/L,100 μL) increased the extracellular glutamate levels as well as the firing rate and LFP initially,while the neural activity was suppressed. Results reveal the noxious effect of L-DOPA and may provide clues to the therapy of Parkinson's disease.

关 键 词:微机电系统 植入式微电极阵列 左旋多巴 谷氨酸 动作电位 局部场电位 

分 类 号:R96[医药卫生—药理学]

 

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