Quantification of cellular distribution on images of dorsal root ganglion primary cultures interfacing with multi-electrode arrays

This work aims to quantify and characterize the neuron-microelectrode interface of dorsal-root ganglion primary cultures plated on multi-electrode arrays (MEA), in order to establish culture conditions that will enhance neuronal activity recordings. Quantitative analysis of cellular distribution was performed using images obtained by confocal microscopy, in order to compute a map of the distances between neurons and microelectrodes. The direct and indirect topological evolution of cultures plated on MEA devices were also analyzed, during three days in vitro, and compared with cultures plated on common cell culture dishes. Results point out that the proportion of adhered neurons on MEA dishes was similar to that on common dishes, remaining unchanged throughout the three days in vitro. The mean distance between neuron and microelectrode, for each dish type, was also similar. Thus, the best culture conditions could be summarized as follows: to increase the number of plated neurons, decrease the neuron-microelectrode distance and reduce neuronal loss, making possible to improve the contact with neurons and microelectrodes. Finally, this quantitative analysis provides a simple description of the culture attached to the MEA, so that to characterize the neuron-microelectrode interface and also to allow further insights on electrical activity recordings.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoMestre em CiênciasEste trabalho buscou quantificar e caracterizar a interface neurônio-microeletrodo de culturas primárias do gânglio da raiz dorsal crescidas sobre matrizes multieletrodo (MEA) para determinar a condição de cultivo que proporcionará melhor aquisição da atividade neuronal. Foi realizada uma análise quantitativa da distribuição celular, a partir de imagens obtidas por microscopia confocal, para estabelecer um mapa das distâncias entre neurônios e microeletrodos. Analisou-se também a evolução topológica direta e indireta de culturas crescidas em dispositivos MEA, ao longo de três dias in vitro, comparando-as com culturas crescidas sobre recipientes comuns de cultivo. Os resultados mostraram que a proporção de neurônios aderidos às MEAs foi semelhante a da placa comum de cultura, mantendo-se constante ao longo dos três dias in vitro. Os valores médios da distância entre neurônio e microeletrodo, em cada tipo de recipiente, também foram aproximadamente os mesmos. Com isso, concluiu-se que a melhor condição de cultivo envolve: aumentar o número de neurônios plaqueados, diminuir a distância neurônio-microeletrodo e reduzir a perda neuronal, aperfeiçoando o contato dos neurônios com os microeletrodos. Por fim, essa análise quantitativa fornece uma descrição simples da cultura em contato com a MEA, sendo possível caracterizar a interface neurônio-microeletrodo e ainda estabelecer estratégias para o registro da atividade elétrica