Sviluppo e validazione di un front-end multicanale per l'acquisizione di segnali neuronali in vitro

MicroElectrode Arrays (MEAs) are currently the most common technological tool for non invasive multisite recordings of in vitro neuronal network activity. In this work, a 60-channel analogic front-end to detect MEA signals from cultures grown inside a portable environmental chamber was developed. This setup aims at giving the possibility to perform electrophysiological recordings while maintaining the cultures in a controlled, physiological environment. The whole front-end was designed and realized on two electronic boards, whose performances were tested and compared to simulations. Firing rate and signal-to-noise ratio (SNR) of hippocampal cultures signals recorded with this custom setup are comparable with standard recording systems. Recordings lasting more than 4 hours showed a stable activity, attesting the ability of the experimental platform to monitor neuronal activity over hours in a reliable way.

I MicroElectrode Arrays (MEAs) sono oggi lo strumento tecnologico più comune per le registrazioni non invasive dell’attività neuronale in vivo. In questo lavoro è stato sviluppato un front-end analogico a 60 canali in grado di rilevare il segnale di colture cresciute su MEA all’interno di una camera portabile ambientale. Questo setup ambisce a consentire la registrazione elettrofisiologica delle cellule mantenendo allo stesso tempo un ambiente controllato e fisiologico. L’intero front-end è stato progettato e realizzato su due schede elettroniche le cui prestazioni sono state testate e risultate comparabili alle simulazioni. La frequenza di sparo e il rapporto segnale-rumore (SNR) dei segnali registrati di colture ippocampali, sono risultati comparabili ai sistemi di registrazione standard. Le registrazioni effettuate per tempi superiori alle 4 ore hanno mostrato un’attività stabile, dimostrando la capacità della piattaforma sperimentale di controllare l’attività neuronale in maniera affidabile per molte ore.