神經(jīng)細(xì)胞電生理體外監(jiān)測系統(tǒng)

神經(jīng)細(xì)胞電生理體外監(jiān)測系統(tǒng)

創(chuàng)傷性腦損傷體外模型

創(chuàng)傷性腦損傷（TBI）是由大腦的快速變形引起的，導(dǎo)致一連串的病理事件，蕞終導(dǎo)致神經(jīng)變性。

了解大腦變形的生物力學(xué)如何導(dǎo)致組織損傷仍然是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。我們開發(fā)了一個(gè)TBI創(chuàng)傷性腦損傷體外模型，細(xì)胞電生理，利用可拉伸微電極陣列SMEA膜上的海馬切片培養(yǎng)物，以及創(chuàng)傷性腦損傷體外模擬系統(tǒng)裝置，通過拉伸硅基質(zhì)產(chǎn)生組織變形。我們的損傷裝置通過反饋控制拉伸的生物力學(xué)參數(shù)，從而產(chǎn)生可重復(fù)的、等軸的變形刺激。1器1官型培養(yǎng)物在變形過程中仍然很好地粘附在膜上，神經(jīng)細(xì)胞電生理體外監(jiān)測，因此在X軸和Y軸上，組織應(yīng)變分別為膜應(yīng)變的93%和86%。損傷后的細(xì)胞損傷與應(yīng)變呈正相關(guān)。

總之，我們開發(fā)了一個(gè)獨(dú)1特的創(chuàng)傷性腦損傷體外模型來研究復(fù)雜的細(xì)胞環(huán)境中機(jī)械刺激的影響，離體細(xì)胞電生理記錄系統(tǒng)，模仿體內(nèi)環(huán)境。

我們相信這個(gè)模型可以成為研究TBI急性期的有力工具，誘導(dǎo)的細(xì)胞變性可以為開發(fā)潛在的治1療方法提供一個(gè)良好的平臺(tái)，并可能成為TBI動(dòng)物模型的一個(gè)有用的體外替代品。

體外神經(jīng)活動(dòng)記錄刺激系統(tǒng)

體外神經(jīng)活動(dòng)記錄刺激系統(tǒng)允許實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞機(jī)械拉伸的同時(shí)進(jìn)行電刺激、電生理信號(hào)的測量。

體外神經(jīng)活動(dòng)記錄刺激系統(tǒng)使用了神經(jīng)組織接口的高分辨率彈性可拉伸微電極陣列(SMEA)。SMEA 由彈性基材（例如聚二甲1基硅氧烷 (PDMS)）、可彈性拉伸的金導(dǎo)體和電絕緣封裝層組成，其中開有接觸孔。

具有多個(gè)微電極的 SMEA的體外神經(jīng)活動(dòng)記錄刺激系統(tǒng)允許每單位面積有更多的微電極，從而提供與每個(gè)電極更小的神經(jīng)群體接口的能力。這種新的 SMEA 用于記錄器1官型海馬組織切片中的自發(fā)和誘發(fā)活動(dòng)，細(xì)胞電生理刺激培養(yǎng)系統(tǒng)，記錄的頻率隨著拉伸率的增加而增加。當(dāng)SMEA被拉伸時(shí)，自發(fā)神經(jīng)活動(dòng)的頻率也會(huì)增加。放松后，噪音恢復(fù)到拉伸前的水平，而神經(jīng)活動(dòng)的頻率保持升高。測量每個(gè)應(yīng)變水平下的刺激反應(yīng)曲線。SMEA可以至少在兩周內(nèi)表現(xiàn)出良好的生物相容性。

細(xì)胞體外電生理功能監(jiān)測系統(tǒng)

創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)會(huì)改變功能和行為，其特點(diǎn)是體外電生理功能的變化。

輕度至中度TBI后常見的認(rèn)知缺陷是持續(xù)性工作記憶的破壞，其體外相關(guān)性是持久的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)同步，可以由GABAA拮抗劑荷包牡丹堿在藥理學(xué)上誘導(dǎo)。

我們的細(xì)胞體外電生理功能監(jiān)測系統(tǒng)利用一種用于TBI研究的新型體外平臺(tái)，即可拉伸微電極陣列(sMEA)，來研究TBI對(duì)荷包牡丹堿誘導(dǎo)的海馬中持久網(wǎng)絡(luò)同步的影響。機(jī)械刺激在損傷后24小時(shí)顯著破壞荷包牡丹堿誘導(dǎo)的、持久的網(wǎng)絡(luò)同步，盡管齒狀回(DG)和CA1的標(biāo)準(zhǔn)化自發(fā)事件率顯著增加表明受損神經(jīng)元的持續(xù)放電能力。

在弟一次激發(fā)后24小時(shí)用荷包牡丹堿進(jìn)行第二次激發(fā)顯著降低了DG中的標(biāo)準(zhǔn)化自發(fā)事件率。

此外，我們的細(xì)胞體外電生理功能監(jiān)測系統(tǒng)過在一個(gè)平臺(tái)中結(jié)合多種實(shí)驗(yàn)范式來說明sMEA在TBI研究中的效用，這有可能對(duì)導(dǎo)致TBI功能后果的機(jī)制進(jìn)行新的調(diào)查，并加快藥1物發(fā)現(xiàn)的速度。

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