基于多微電極陣列的培養(yǎng)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)特性初探.pdf

1、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能研究一直是神經(jīng)科學(xué)中的一個(gè)重要課題，涉及神經(jīng)細(xì)胞分化、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)建、功能實(shí)現(xiàn)等多個(gè)層次。由于無(wú)損、連續(xù)、多位點(diǎn)記錄神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)比較困難，所以對(duì)培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞及網(wǎng)絡(luò)層次的電生理特性及其功能研究較少。本文利用多電極陣列系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了體外(in vitro)培養(yǎng)海馬神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)電生理活動(dòng)的長(zhǎng)時(shí)間、連續(xù)、無(wú)損檢測(cè)，建立了網(wǎng)絡(luò)發(fā)育數(shù)據(jù)庫(kù)，研究了神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的發(fā)育規(guī)律以及GABA(γ-aminobutyric acid，γ-氨基丁酸)能神經(jīng)元

2、的作用。主要結(jié)果如下：
　　 在實(shí)驗(yàn)室已有的基礎(chǔ)上摸索、改進(jìn)了神經(jīng)元培養(yǎng)條件，獲得了較為穩(wěn)定的神經(jīng)元長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)方法(目前連續(xù)記錄超過(guò)7個(gè)月)。利用多電極陣列系統(tǒng)無(wú)損、連續(xù)記錄網(wǎng)絡(luò)的自發(fā)放電，建立了基于多電極陣列的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)發(fā)育數(shù)據(jù)庫(kù)(數(shù)據(jù)量約1200 G)，為神經(jīng)生理、數(shù)學(xué)建模等多領(lǐng)域研究人員提供海量神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　 連續(xù)記錄的網(wǎng)絡(luò)自發(fā)放電顯示網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)存在單發(fā)鋒電位、簇發(fā)放電、單發(fā)放電和簇發(fā)混和模式，以及整個(gè)網(wǎng)

3、絡(luò)同步、局部同步放電、周期性同步振蕩放電等多種模式?；顒?dòng)來(lái)源于谷氨酸受體介導(dǎo)的鈉離子內(nèi)流，同在體的動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制相同。用高頻強(qiáng)直電刺激可誘導(dǎo)出網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)的長(zhǎng)時(shí)間增強(qiáng)，顯示了網(wǎng)絡(luò)的可塑性。溫度升高過(guò)程中網(wǎng)絡(luò)放電頻率增大，時(shí)間間隔較大的鋒電位的變化較小。
　　 網(wǎng)絡(luò)整體放電頻率從培養(yǎng)第1周到第8周逐漸增加，9周以上基本穩(wěn)定。對(duì)放電模式的分析表明，培養(yǎng)1周內(nèi)出現(xiàn)自發(fā)、低頻、不同步的鋒電位；4～7周為同步簇發(fā)放電，7周出現(xiàn)同步簇發(fā)和隨