Regensburg 2004 – wissenschaftliches Programm

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AKB: Biologische Physik

AKB 50: Poster Session "Biological Physics"

AKB 50.3: Poster

Freitag, 12. März 2004, 10:30–13:00, B

Elektrische Stimulation von neuronalen Netzwerken über ein strukturiertes Elektrodeninterface — •A. Reiher¹, A. Krtschil¹, S. Günther¹, H. Witte¹, A. Krost¹, A. de Lima², T. Opitz², T. Voigt², K. Kube³, V. Spravedlyvyy³, A. Herzog³ und B. Michaelis³ — ¹Institut für Experimentelle Physik, OvG-Universität Magdeburg — ²Institut für Physiologie, OvG-Universität Magdeburg — ³Institut für Elektronik, Signalverarbeitung und Kommunikationstechnik (IESK), OvG-Universität Magdeburg, PF 4120, 39016 Magdeburg

Es ist bekannt, dass Nervenzellen aus dem Cortex von embryonalen Ratten in vitro komplexe, neuronale Netzwerke ausbilden. Für dieses System wurde ein in die Kultur integriertes Interface entwickelt, um eine Kommunikation mit den Neuronen zu ermöglichen.

Dieses besteht aus einer planaren Fingerstruktur von Mikro-Gold-Elektroden auf einer Titanhaftschicht, über die eine elektrische Stimulation von Nervenzellen, d.h. eine induzierte Generation von Aktionspotenzialen, realisiert wird. Um Aussagen über die erforderlichen Grössen der Anregungen zu erhalten, wurden elektrische Stimuli systematisch hinsichtlich Pulsdauer, -höhe und -anzahl variiert. Die Analyse der stimulierten Netzwerkaktivität er-folgte global mit Ca²⁺-Fluoreszenz-Aufnahmen bzw. lokal durch Patch-Clamp-Messungen. Parallel dazu wurde der Neuronenresponse über das Elektrodenarray elektrisch ausgelesen. Der Einfluss der einzelnen Stimulationsparameter auf die Netzwerkaktivität wird im Detail vorgestellt und mit den Ergebnissen von Simulationsrechnungen an biologisch realistischen neuronalen Netzwerken verglichen.