도파민과 세로토닌의 동시 측정을 위한 인터리브 FSCV

Abstract

Fast Scan Cyclic Voltammetry (FSCV)는 실시간으로 체내에서 신경전달물질을 측정하는데 유용한 전기화학적인 기술로 부상하였다. 100ms의 빠른 시간 해상도와 수-수십μm단위의 좋은 공간 해상도가 빠르게 분비되고 재흡수 되는 시냅스의 변화를 관찰하기에 적절하다. FSCV는 특정한 스캔 전압 파형에 따라서 반응하는 물질과 반응의 패턴이 결정된다. 예를 들어서 가장 많이 사용되는 삼각파형으로 스캔을 하여 도파민을 관찰하고, 세로토닌을 보기 위해서는 N자 모양의 파형을 사용한다. 하지만 삼각파와 N자 파형, 둘 다 도파민과 세로토닌을 모두 모니터링 할 수 없다. 삼각파로는 체내에서 5-HIAA때문에 5-HT를 알 수 없고, N자 파형으로는 도파민이 측정 되지 않는다. 이러한 문제를 해결하고자 본 연구에서는 새로운 인터리브 스캔 파형 FSCV를 제안한다. 인터리브 FSCV의 아이디어는 두 가지 이상의 서로 다른 파형을 혼합하여 하나의 전극에서 거의 같은 시간대의 데이터를 다수 획득하는 것이다. 예를 들면 100ms 이내에 삼각파로 스캔 한 후에 N자 파형으로 스캔을 하여 한 주기 내에서 두 개의 볼타모그램을 얻는다. 전극을 변형하는 이전의 연구와는 다르게 전압 파형을 변형하는 방법이라 안정적이고 안전하다. 또한 PCR방법과 같이 디지털 신호처리를 하는 것이 아니라 미가공 자료의 양이 많아 지는 것이기 때문에 연계하여 더욱더 좋은 성능을 기대 할 수도 있다. 본 연구에서 인터리브 FSCV의 가능성을 보기 위하여 삼각파와 N자 파형, 삼각파와 V자 파형을 섞은 두 가지 방식으로 실험을 진행 하였다. 인터리브로 스캔한 데이터는 다른 스캔에 비하여 스캔과 스캔 사이의 간격이 짧기 때문에 상대적으로 민감도가 떨어지지만 삼각파와 N자 파형을 혼합한 인터리브 스캔에서 얻은 각각의 볼타모그램은 각각의 파형을 따로 스캔하여 얻은 볼타모그램과 조금 다른 패턴을 보였다.| FSCV, an electrochemical method has been particularly useful for monitoring fluctuations of neurotransmitter concentrations in vitro and in vivo. FSCV allows submillisecond release events to be measured. This time resolution is necessary to measure rapid events during exocytosis such as the release and reuptake of neurotransmitter. Efforts have also been made to optimize the sensitivity and specificity of the technique for neurochemical detection, by application of specific voltammetric waveforms. For example detection of dopamine was improved by application of a triangle shaped waveform. Similarly an N-shape voltammetric waveform has been used for the improvement of 5-HT detection. On the other hand, detecting dopamine with N-shaped voltammetric waveform or 5-HT with triangular shaped waveform in-vivo is a problem because neither waveform has trouble with confirming both neurotransmitters. In this paper, I propose a new voltammetric waveform that could be a counterproposal of those problems, an interleave waveform. The main idea of the interleave waveform is to use more than two waveforms at one period. For example, apply triangular waveform and N-shaped waveform after waiting a few millisecond. It can be recorded two voltammograms at one cycle instead of one voltammogram getting by conventional voltammetric waveform.; FSCV, an electrochemical method has been particularly useful for monitoring fluctuations of neurotransmitter concentrations in vitro and in vivo. FSCV allows submillisecond release events to be measured. This time resolution is necessary to measure rapid events during exocytosis such as the release and reuptake of neurotransmitter. Efforts have also been made to optimize the sensitivity and specificity of the technique for neurochemical detection, by application of specific voltammetric waveforms. For example detection of dopamine was improved by application of a triangle shaped waveform. Similarly an N-shape voltammetric waveform has been used for the improvement of 5-HT detection. On the other hand, detecting dopamine with N-shaped voltammetric waveform or 5-HT with triangular shaped waveform in-vivo is a problem because neither waveform has trouble with confirming both neurotransmitters. In this paper, I propose a new voltammetric waveform that could be a counterproposal of those problems, an interleave waveform. The main idea of the interleave waveform is to use more than two waveforms at one period. For example, apply triangular waveform and N-shaped waveform after waiting a few millisecond. It can be recorded two voltammograms at one cycle instead of one voltammogram getting by conventional voltammetric waveform.