神經(jīng)細胞電生理信號分析系統(tǒng)

神經(jīng)細胞電生理信號分析系統(tǒng)

定向細胞拉伸培養(yǎng)設備

定向細胞拉伸培養(yǎng)設備上的彈性微電極陣列（SMEAs）是研究機械刺激下設備上播種的活1細胞的電生理學的有用工具,。

在這種應用中,，SMEAs被用作細胞培養(yǎng)基質,；因此，設備的表面形貌和機械性能應該對被嵌入的可拉伸電氣互連所影響達到蕞小,。

定向細胞拉伸培養(yǎng)設備使用了一種新型的微驅動SMEA的設計和微細加工技術,，以實現(xiàn)可拉伸性，并以蕞小的表面積專1用于電氣互連和明確的表面應變分布,，結合集成的不同的微圖案,，使細胞對齊和定向拉伸。

特殊的機械設計也使SMEA具有長期循環(huán)拉伸細胞培養(yǎng)物所需的電子機械疲勞壽命（在超過16萬次20%的拉伸和放松循環(huán)中,，電氣互連的電阻穩(wěn)定）,。所提出的制造方法是基于的微細加工技術和材料，并規(guī)避了使用非常規(guī)方法和材料制造可拉伸電極陣列所帶來的加工問題,。

SMEA的電化學阻抗譜表征顯示,，直徑為12um的TiN電極在1kHz時阻抗幅度為4.5MΩ。細胞培養(yǎng)實驗證明了SMEA在長期培養(yǎng)實驗中的堅固性以及與倒置熒光顯微鏡的兼容性。

細胞體外電生理功能監(jiān)測系統(tǒng)

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

輕度至中度TBI后常見的認知缺陷是持續(xù)性工作記憶的破壞，細胞電生理機械力刺激聯(lián)用系統(tǒng),，其體外相關性是持久的神經(jīng)元網(wǎng)絡同步,，可以由GABAA拮抗劑荷包牡丹堿在藥理學上誘導。

我們的細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,，即可拉伸微電極陣列(sMEA),，來研究TBI對荷包牡丹堿誘導的海馬中持久網(wǎng)絡同步的影響。機械刺激在損傷后24小時顯著破壞荷包牡丹堿誘導的,、持久的網(wǎng)絡同步,，盡管齒狀回(DG)和CA1的標準化自發(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小時用荷包牡丹堿進行第二次激發(fā)顯著降低了DG中的標準化自發(fā)事件率,。

此外，我們的細胞體外電生理功能監(jiān)測系統(tǒng)過在一個平臺中結合多種實驗范式來說明sMEA在TBI研究中的效用,，這有可能對導致TBI功能后果的機制進行新的調查,，并加快藥1物發(fā)現(xiàn)的速度。

體外研究

每年有超過 170 萬美國人遭受創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI) 或,，12,，000-20，000 人遭受脊髓損傷 (SCI),。盡管過去幾十年在研究和開發(fā)上花費了數(shù)十億美元,，細胞電生理特性機械刺激加載系統(tǒng)，但人們對神經(jīng)創(chuàng)傷性損傷的機制知之甚少,，所有 35 項神經(jīng)保護臨床試驗均以失敗告終,。在大多數(shù)情況下，細胞損傷的主要生物力學機制是病理性拉伸撞擊過程中的腦組織,。MEASSuRE 在體外受控環(huán)境中重現(xiàn) TBI,、SCI 或的生物力學。為了研究反復的影響和與神經(jīng)退行性疾病的聯(lián)系,，可以產生多處傷害,。MEASSuRE 允許功能性篩選直接評估候選的功效，加速臨床前發(fā)現(xiàn)過程,。病理細胞拉伸神經(jīng)創(chuàng)傷研究與MEASSuRE 允許在受控環(huán)境中可靠且重復地再現(xiàn) TBI 和 SCI 的生物力學,。通過將損傷后電生理與損傷前水平進行比較，可以使用嵌入的微電極以直接的方式評估受損神經(jīng)元的電生理變化,。因此,，細胞電生理，可以很容易地評估或其他策略的有效性,，細胞電生理機械刺激模型裝置,，以限度地減少受傷后的損害,。研究MEASSuRE 將允許研究人員和醫(yī)生開發(fā)基于潛在損傷的電生理學而不是認知測試的改進的協(xié)議。 肌肉損傷研究與MEASSuRE 將允許調查由過度緊張或壓縮引起的肌肉損傷的機制,，并評估加速恢復的,。 查看全尺寸修復研究的機制參與身體不同部位受傷后的修復過程，例如創(chuàng)傷性腦損傷后的大腦,。機械感受器的機制尚不清楚,。MEASSuRE 將成為闡明和研究這一機制的有用工具。其他：神經(jīng)退行性疾病研究諸如阿爾茨海默病的神經(jīng)變性疾病具有與 TBI 共同的病理途徑,，例如,，淀粉樣斑塊的積聚。因此,， MEASSuRE 可能是早期評估候選對阿爾茨海默病的寶貴工具,。