创新的3D金微电极阵列增强了对神经元网络通信的理解

了解神经元交流的动力学对于推进神经科学研究和开发神经疾病的有效疗法至关重要

神经元网络模型在神经科学中具有重要价值，为研究脑功能、疾病机制和神经药物的影响提供了高度的可控性和可重复性。然而，用于监测这些网络的传统二维（2D）微电极阵列（MEA）存在局限性，特别是在稳定性和信噪比方面，这阻碍了长期研究所需的长期记录。

在ACS Nano上发表的一项研究中，中国科学院航天信息研究所（AIR）蔡新霞教授领导的一组科学家与国际同事合作，开发了一种研究神经元网络动力学的创新方法

他们利用三维（3D）金微电极阵列显著提高了监测和分析神经元网络内通信的能力

科学家们推出了一种可定制的聚合物改性3D金微电极阵列，能够在长时间内提供稳定的高信噪比（SNR）记录。这项创新能够长时间详细探索神经元网络内的细胞通讯，克服平面2D MEA的不足

3D结构增强了电导率和生物相容性，使其能够更有效地与电活性细胞膜结合

科学家们将定向的空间和时间电刺激模式应用于培养的神经元网络，并在三周内监测其动态。通过使用相关热图和互信息网络，他们量化了网络基于突触的通信和连接

对细胞间突触延迟和信号速度的分析导致了通信连接模型的发展，揭示了网络通信随时间的动态变化。

这项研究的结果为未来神经元网络动力学的研究提供了有价值的工具。监测这些网络内通信变化的能力可以增强对健康大脑功能和疾病机制的理解 More information: Kui Zhang et al, Investigating Communication Dynamics in Neuronal Network using 3D Gold Microelectrode Arrays, ACS Nano (2024). DOI: 10.1021/acsnano.4c03983

Journal information: ACS Nano