A study in cultured neuronal networks
Ekili sinirsel ağların incelenmesi
- Tez No: 677516
- Danışmanlar: PROF. DR. ALBERT GÜVENİŞ, PROF. DR. HALİL ÖZCAN GÜLÇÜR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Biyo-Medikal Mühendislik Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Bu çalışmada canlı sinir ağlarını in vitro incelemek üzere çoklu elektrot dizileri ve optogenetik yöntemlerin bir araya getirildiği iki platform geliştirildi. Kültürde gelişen sinirsel ağların uyarımını ve etkinliklerinin izlenmesini içeren her iki platform, fareden elde edilen primer sinir kültürleri kullanılarak test edilerek işlerlik ve kullanılabilirlikleri gösterildi. İlk platformda arka kök gangliyon sinir hücreleri optogenetik yöntem ile kalsiyum giriş çıkışlarında floresan ışıma yapar hale getirildi. Floresan mikroskobi altında gerçekleştirilen bu platformda uyarım ise elektriksel olarak çoklu elektrot dizileri üzerinden sağlandı. Uyarılmış etkinlik kalsiyum geçişleri üzerinden izlendi ve elde edilen sonuçlar çözümlenerek ağ bağlantıları ortaya kondu. Ardından, çözümleme ile ortaya konulan ağ bağlantıları hücre boyaması uygulanarak fiziksel olarak da gösterilerek doğrulandı. Elde edilen sonuçlar arka kök gangliyon sinir hücrelerinin birbirleri ile bağlantı oluşturup ağ kurabildiklerini ortaya koymuş oldu. İkinci platformda ise hipokampal hücreler kullanıldı ve sinir hücreleri optogenetik yöntem kullanılarak ışık ile uyarılabilir hale getirildi. Bunun ardından, uyarım için bir sayısal mikro ayna aygıtından yararlanılarak kullanılan optik yöntem yerel ve odaklı olarak gerçekleştirildi. Kendiliğinden ve uyarılmış hücre dışı elektriksel etkinlik çoklu elektrot dizileri ile izlenerek kayıt altına alındı. Bu platformda çift taraflı ve kapalı çevrim elektrofizyoloji uygulamaları çok kanallı olarak gerçekleştirilerek deney örnekleri sunuldu. Elde edilen sonuçlar hücre dışı elektrofizyoloji uygulamaları için çok kanallı, artefaktsız ve kapalı çevrim deney yapma seçeneği ile önceki çalışmalarda bulunan eksikliklerin ve sorunların giderildiği yeni bir platform oluşturulduğunu gösterdi. Sonuç olarak, ortaya konulan çalışmada, çoklu elektrot dizilerinin hem etkinlik izleme hem de uyarım vermede kullanılan optogenetik yöntemlerin başarı ile entegre edilebildiği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, two platforms, combining multi-electrode arrays and optogenetic methods, were developed to study living neural networks in vitro. Both platforms,which included stimulation of neural networks developed in culture and monitoring of their activities, were tested using primary neuronal cultures obtained from mice and their operability and usability were demonstrated. In the first platform, dorsal root ganglion cells were made to emit fluorescent light when calcium influx occurs by optogenetic technique. In this platform stimulation was provided electrically through multiple electrode arrays and experiments were performed under fluorescent microscopy. The evoked activity was monitored through calcium transitions and the analyzed results revealed the network connections. Next, the network connections determined by analysis were confirmed by immunostaining that showed connections physically. The results obtained illustrated that the dorsal root ganglion nerve cells could establish connections with each other to form networks. In the second platform, hippocampal cells were used and neurons were made excitable with light using the optogenetic approach. After that, the optical stimulation using a digital micro mirror device for excitation was performed locally and focused. Spontaneous and stimulated extracellular electrical activity was monitored and recorded with multiple electrode arrays. On this platform, bilateral and closed-loop electrophysiology applications were performed and multi-channel and experiment examples were presented. The results show that the new platform designed for extracellular electrophysiology applications, with the option of multi-channel, artifact-free and closed-loop experimentation, eliminates the deficiencies and problems of those proposed in the previous studies. In conclusion, in the presented study, it has been shown that multi-electrode arrays can be successfully integrated with optogenetic methods that have both activity monitoring and stimulation purposes.
Benzer Tezler
- Mikro elektrot düzeneği ve optogenetik araçlar kullanılarak hipokampal nöronlarda bellek oluşumunun incelenmesi
Investigation of memory formation in hippocampal neurons using micro electrode arrays and optogenetic tools
SEVGİNUR BOSTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Fizyolojiİstanbul Medipol ÜniversitesiSinir Bilimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜRKAN ÖZTÜRK
- In vitro skeletal muscle model development through co-culture of cells
İn vitro iskelet kas modelinin ortak-kültür aracılığıyla geliştirilmesi
AYŞE BURCU ERTAN
Doktora
İngilizce
2017
Biyolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATMA NEŞE KÖK
PROF. DR. GAMZE KÖSE
- 3D printing of nanoparticle loaded hydrogels for biomedical applications
Nanopartikül yüklü hidrojenlerin biyomedikal amaçlı 3 boyutlu baskısı
HAKAN GÜRBÜZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
BiyomühendislikDokuz Eylül ÜniversitesiBiyomedikal Teknolojiler Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYLİN ŞENDEMİR ÜRKMEZ
- İnsan mezenkimal kök hücrelerinin fonksiyonel nöronlara farklılaştırılması
Differentiation of human mesenchymal stem cells to functional neurons
NURŞAH ÖZTUNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Tıbbi Biyolojiİstanbul Medipol ÜniversitesiTıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NİHAL KARAKAŞ
PROF. DR. ÜLKAN KILIÇ
- Regulation of tau on septin3 in neuronal branching
Septin3' ün nöronal dallanma üzerindeki etkisinin tau tarafından düzenlenmesi
DİDEM BARAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Biyolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARZU KARABAY KORKMAZ