Exploring the network activity of human derived cortical organoids
(2022) BION03 20212Degree Projects in Biology
- Abstract
- High synchronicity within cortical circuits resulting from imbalance between excitatory and inhibitory activity is a key feature of epileptiform seizures and different neuronal development stages. The exact mechanism contributing to this activity is still debated but multiple receptors expressed by cortical cells such as Glutamatergic, GABAergic neurons and astrocytes could be involved. With the recent development of induced pluripotent stem cells (iPSCs) technology combined with micro-electrode arrays (MEAs), researchers can study human derived neural networks in a dish. Here, we used pharmacological treatments to assess how different receptors contributed to synchronized burst activity in iPSC cortical organoids. We found that the... (More)
- High synchronicity within cortical circuits resulting from imbalance between excitatory and inhibitory activity is a key feature of epileptiform seizures and different neuronal development stages. The exact mechanism contributing to this activity is still debated but multiple receptors expressed by cortical cells such as Glutamatergic, GABAergic neurons and astrocytes could be involved. With the recent development of induced pluripotent stem cells (iPSCs) technology combined with micro-electrode arrays (MEAs), researchers can study human derived neural networks in a dish. Here, we used pharmacological treatments to assess how different receptors contributed to synchronized burst activity in iPSC cortical organoids. We found that the Glutamatergic receptor stimulation or inhibition could increase or decrease synchronized burst durations and inter burst durations respectively. In addition, we found that blocking astrocytic glutamate transport through excitatory-amino-acid-transporter 2 (EAAT2), greatly increased synchronized burst events in our cultures indicating that it plays an active role shaping synchronicity. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Överdrivet synkroniserade urladdningar i mänskliga hjärnkulturer
Under flera decennier har forskare försökt förklara vad det är som sker i hjärnan under ett epileptiskt anfall. Detta tillstånd kännetecknas av att små eller stora populationer av hjärnceller överaktiveras i synkroni under förloppet av sekunder eller flera timmar. En obalans mellan inhibitoriska hjärnceller, som stänger av celler och excitatoriska hjärnceller, som slår på celler tros orsaka detta tillstånd. Härjämte tror man att astrocyter som ger hjärnceller näring och städar undan överskott av signalsubstanser är viktiga i att motverka överaktiviteten.
Jag ville undersöka hur dessa ovanstående celler kunde reglera synkroniserad aktivitet. Detta gjorde jag genom att... (More) - Överdrivet synkroniserade urladdningar i mänskliga hjärnkulturer
Under flera decennier har forskare försökt förklara vad det är som sker i hjärnan under ett epileptiskt anfall. Detta tillstånd kännetecknas av att små eller stora populationer av hjärnceller överaktiveras i synkroni under förloppet av sekunder eller flera timmar. En obalans mellan inhibitoriska hjärnceller, som stänger av celler och excitatoriska hjärnceller, som slår på celler tros orsaka detta tillstånd. Härjämte tror man att astrocyter som ger hjärnceller näring och städar undan överskott av signalsubstanser är viktiga i att motverka överaktiviteten.
Jag ville undersöka hur dessa ovanstående celler kunde reglera synkroniserad aktivitet. Detta gjorde jag genom att odla en sammansättning av celler som blivit omprogrammerade från mänskliga blodceller och som sedan utvecklade synkroniserad aktivitet. För att mäta synkroniserad aktivitet odlade jag hjärncellerna på små elektrodplattor som kunde detektera elektriska impulser som sammanträffar under neuronurladdningar (Figur. 1). Genom små kanaler på cellerna tillsatte jag sedan olika droger som kunde öka eller minska flödet av signalsubstanser. På så sätt kunde jag studera hur små komponenter på utsidan av celler var involverade i synkroniseringen.
Jag såg att alla cellerna på ett eller annat sätt var involverade i den synkroniserade aktiviteten. Genom att minska flödet av excitatoriska signalsubstanser minskade eller uppehöll synkroniseringen. Ökat flöde av excitatoriska signalsubstanser ledde till ökad synkronisering i några av kulturerna men också minskning i andra, vilket kan tyda på att kulturerna varierar eller att flera mekanismer styr detta flöde. Minskning av inhibitoriskt inflöde orsakade fler synkroniserade urladdningar. Slutligen såg jag att blockering av en kanal på astrocyter som städar undan excitatoriska signalsubstanser orsakade en stor ökning av synkroniserade urladdningar. Att astrocyterna direkt kan påverka samordnade urladdningar i dessa mänskliga hjärnkulturer kan potentiellt göra det möjligt att testa hur nyutvecklade mediciner kan kontrollera epileptiska anfall.
Masterexamensprojekt i Biologi 60 hp 2022
Biologiska institutionen, Lunds universitet
Handledare: Professor David O’Carroll & Doktorand Carl-Johan Hörberg
Zoofysiologi Biologiska institutionen (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9113491
- author
- Federley Ottosson, Love
- supervisor
- organization
- course
- BION03 20212
- year
- 2022
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- language
- English
- id
- 9113491
- date added to LUP
- 2023-04-14 16:12:04
- date last changed
- 2023-04-14 16:12:04
@misc{9113491,
abstract = {{High synchronicity within cortical circuits resulting from imbalance between excitatory and inhibitory activity is a key feature of epileptiform seizures and different neuronal development stages. The exact mechanism contributing to this activity is still debated but multiple receptors expressed by cortical cells such as Glutamatergic, GABAergic neurons and astrocytes could be involved. With the recent development of induced pluripotent stem cells (iPSCs) technology combined with micro-electrode arrays (MEAs), researchers can study human derived neural networks in a dish. Here, we used pharmacological treatments to assess how different receptors contributed to synchronized burst activity in iPSC cortical organoids. We found that the Glutamatergic receptor stimulation or inhibition could increase or decrease synchronized burst durations and inter burst durations respectively. In addition, we found that blocking astrocytic glutamate transport through excitatory-amino-acid-transporter 2 (EAAT2), greatly increased synchronized burst events in our cultures indicating that it plays an active role shaping synchronicity.}},
author = {{Federley Ottosson, Love}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Exploring the network activity of human derived cortical organoids}},
year = {{2022}},
}