新颖的微电极阵列系统能够长期脑瀑样的文化

大脑瀑样自组织的组织文化从病人细胞衍生诱导多能干细胞。它们形成类似于大脑的组织结构在活的有机体内在许多方面。这使得大脑瀑样有趣的学习正常的大脑发育和神经系统疾病的发展。然而,瀑样一直缺乏研究的神经活动,以电子信号的细胞。一组科学家马克斯·普朗克分子生物医学研究所的明斯特,德国,与一群合作图宾根大学已经开发出一种新颖的微电极阵列系统(Mesh-MEA),不仅为人类大脑瀑样提供最佳生长条件,但也允许非侵入性的电生理测量在整个生长期。这开辟了新的视角研究各种脑部疾病和新治疗方法的发展。

神经细胞通过化学信号进行通信(神经递质),这是转换成电子信号从一个神经细胞传递信息到下一个。这也是在大脑中的神经元瀑样相互通信。

“寻找各种脑部疾病的原因和新的治疗方法,它仅仅是不够的在显微镜下观察神经细胞。您还需要知道的神经细胞是如何工作的——它们如何相互沟通,”Thomas说Rauen马克斯普朗克研究所的分子生物医学。

然而,当前系统记录大脑神经细胞之间的通信瀑样都有它们的局限性。在相对较大的大脑瀑样,要么不接近传感器的神经细胞或者破坏部分瀑样组织当他们穿透它。

大脑瀑样的吊床

Rauen的团队,与彼得·琼斯的合作来自德国图宾根大学的研究小组已经开发了一个新的微电极阵列系统(Mesh-MEA),不仅为人类大脑瀑样提供最佳生长条件,但也使非侵入性的电生理测量大脑的整个生长期瀑样。科学家们设计了一种对大脑吊床瀑样:“hammock-like网状结构提供了61微电极电生理神经网络活动的测量,”琼斯解释说。

目前的研究表明,大脑瀑样不仅可以培养对新开发Mesh-MEA长达一年,但也可以在此期间不断电生理分析。“这是一个伟大的成就,因为它允许我们研究大脑瀑样比以前更长的时间。正常的人类大脑发育需要很长时间,也和神经退行性疾病发展缓慢,“Rauen说。

目前成功的关键是大脑瀑样包膜纤维和蜘蛛网络式Mesh-MEA脚手架上继续增长。凯瑟丽娜:Psathaki从CellNanOs奥斯纳布吕克大学能够显示这个用电子显微镜。她分析大脑瀑样Mesh-MEA吊床后一年种植的开始。图像清楚地证实大脑瀑样开发暂停Mesh-MEA网结构。微电极位于大脑中心的瀑样组织,“Rauen补充道。科学家们观察到自发的神经活动的微电极记录大脑瀑样。“不断重复,同步的神经活动在录音阶段,表明神经网络的形成体内,”托马斯Rauen说。

虽然大脑瀑样不能代表所有人类大脑的功能,彼得·琼斯和托马斯Rauen相信大脑的电生理分析瀑样用他们新开发Mesh-MEA系统将开放的可能性,模拟人类大脑发育的特定功能方面及其疾病的实验室,已不可能直到现在。

参考:麦当劳M, Sebinger D,布劳恩L, et al .网状微电极阵列内的非侵入性的电生理学神经瀑样。生物传感器和生物电子学。2023;228:115223。doi:10.1016 / j.bios.2023.115223

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