培养连接体
绘制人类大脑的连接网络(即连接体)通常需要借助计算工具，因为在实验室中重建不同大脑区域之间的连接一直具有挑战性。冲绳科学技术研究生大学(OIST)的研究人员开发了一种方法，可以在培养皿中重建来自两个不同大脑区域的神经元之间的连接。他们的发现发表在《系统神经科学前沿》杂志上。
来自OIST行为脑机制部门、神经生物学研究部门以及物理和生物学部门的研究人员合作进行了这项研究。这项研究使用了小鼠胚胎的神经元。不同脑区之间的第一次连接是在胚胎阶段形成的。
OIST的研究人员从位于大脑前部的皮层和位于皮层下的纹状体中分离出神经元进行培养。OIST的研究人员先前已经证明，在同一室中培养皮层和纹状体细胞会导致一个人工连接系统，因为这些皮层和纹状体神经元以无序的方式在各个方向上生长连接。
在活体大脑中，皮层和纹状体内的神经元与各自脑区内的神经元形成紧密的相互连接。只有单向的电生理传输，从皮层细胞到纹状体细胞通过前代的轴突。这条单行道很难在培养中重建，因为纹状体细胞在没有接收到来自皮层细胞的电生理脉冲时往往会死亡。
OIST的研究人员在多个多电极阵列(MEAs)表面配对了皮层和纹状体隔室，并使培养物存活了三周。
mea是一种微小的矩形器件，由网格中排列的均匀间隔的金属凸起组成，所有这些金属凸起都充当电极。每一个金属凸起都能传递它上面的电活动测量值。由于许多神经元同时彼此交谈，数学技术被用于对MEA上所有活动电极的信号进行排序，以确定哪些组正在发送和接收来自其他组的反馈。
MEA的上半部分容纳了来自小鼠皮层的细胞。下半部分是老鼠纹状体细胞所在的隔间。当轴突穿过隔膜被刀切开时，皮层神经元之间的相互连接相对不受影响，而纹状体神经元则没有表现出电生理活动。这表明，在该系统中，纹状体侧与皮层侧之间没有回话，并且已经重建了一个类似于活体大脑内部的工作皮层纹状体网络。颜色是一种符号惯例，用于评定两个电极之间的连通性强度，而不管它们相距多远。蓝色表示最弱的连接，而绿色、黄色、橙色和红色被使用，以显示越来越强的连接等级。信贷:OIST
三周后，在皮层和纹状体之间生长了足够多的轴突。然后，mea被连接到一个系统上，以测量在不同电极上发生的电活动爆发。当这个系统记录时，在皮层和纹状体间室之间进行了刀切，切断了在它们之间生长的轴突。
当这样做时，纹状体室内电极周围的电活动几乎完全消失。皮层隔室内电极之间的电活动模式相对不受影响，这表明皮层神经元之间的互连性没有改变。这表明在纹状体和皮层细胞之间形成了可以忽略不计的上游连接，并且重建了一个工作的皮质纹状体网络。
“我们还可以在这个装置中引入第三个隔间，可能更多。这将允许在大脑远处发现的多种类型的神经元之间建立连接，”行为大脑机制小组负责人玛丽安娜拉·加西亚·穆尼奥斯博士说。
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出版
Marianela Garcia-Munoz, Eddy Taillefer, Reuven Pnini, Catherine Vickers, Jonathan Miller, Gordon W. arbutnott。从分离细胞重建真实的皮质纹状体“社会网络”。系统神经科学前沿，2015年4月20日出版。doi: 10.3389 / fnsys.2015.00063
