Регистрация и анализ спонтанной биоэлектрической активности

Регистрация спонтанной биоэлектрической активности проводилась с использованием мультиэлектродной системы MED64 и MEA60 при стандартных условиях окружающей среды: температуре 35,5оС, газовой смеси, содержащей 5% СО2, 100% влажности. Для получения и первичного анализа данных использовался набор программного обеспечения Conductor™ (Alpha Med Science, Япония) и MC RackTM (Multichannel Systems, Германия).

Анализ сетевой активности нейронов проводился с использованием разработанного в программной среде MATLAB оригинального пакета алгоритмов MEAMAN (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2 012 611 190).

Детектирование спайков (внеклеточных потенциалов действия) осуществляли по следующему алгоритму: выбиралась граница, равная 8у, где у — среднеквадратичное число. При условии превышения амплитудой спонтанной активности данного порога, событие считалось спайком, если не превышало, активность распознавалась как шум и не учитывалась при анализе данных.

Исследовались основные характеристики спонтанной биоэлектрической активности нейронной сети: количество малых сетевых пачек в записи; количество спайков в пачке; длительность малой пачки импульсов, с. Критерием малой сетевой пачки являлось наличие спайков минимум на 4-х различных электродах матрицы с межспайковым интервалом не более 100 мс (Pimashkin et al., 2011).

Дополнительно для характеристики функциональной структуры сетевой активности был проведен анализ последовательности спайков внутри вызванной пачки, обусловленых сложной сетевой динамикой, способной варьироваться в разных пачках. Времена возникновения спайков в сетевой пачке обладают меньшей вариабельностью от стимула к стимулу, чем последующая активность в пачке. Исходя из этого, были изучены паттерны активации — времена возникновения первых спайков после стимула. Для анализа функциональных характеристик всех регистрируемых клеток был проведён следующий анализ паттернов активации. Для каждой пачки был определён 64-х мерный паттерн активации — время первого спайка на каждом электроде после временной точки, равное времени начала пачки (Рис. 5).