使用3D多电极阵列对3D人类iPSC衍生的神经网络进行时空分析
Doris Lam1, Heather A Enright1, Jose Cadena2
1Physical and Life Sciences Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, United States.
Frontiers in cellular neuroscience
|November 29, 2023
概括
研究人员开发了一种新的计算工具,用于分析3D多电极阵列 (MEAs) 记录的3D神经组织活动. 这一管道有助于理解工程神经组织中特定区域的网络功能.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 生物技术是生物技术.
- 生物工程是生物工程.
背景情况:
- 三维 (3D) 神经组织,如有机体和球体,对模拟大脑活动有希望.
- 目前的电生理学技术很难评估3D神经组织深处的功能活动.
- 下一代3D多电极阵列 (MEAs) 需要先进的计算工具来进行Z维分析.
研究的目的:
- 引入一种用于分析3D神经网络活动的新型计算分析管道.
- 评估3D组织不同Z轴截面内的神经活动的发展和成熟.
- 在工程3D神经组织中研究特定区域的突触传输.
主要方法:
- 使用"自下而上"的3D MEA与人类iPSC衍生的神经元和星体细胞的3D水凝基组织集成.
- 记录了超过6.5周的神经活动,分析了纵向电极位置的尖峰和爆发活动.
- 应用同步分析和 postsynaptic受体对抗剂 (比库库林,AP-5,CNQX) 来确定突触传输.
主要成果:
- 描述了跨Z轴截面的3D神经活动的发展和成熟.
- 通过同步分析,在截面内和截面之间识别网络活动.
- 对GABA和/或谷氨酸氨基酸突触传输的地区特定偏好,表明网络组成各异.
结论:
- 开发的计算管道使整个3D重建的神经组织的功能分析成为可能.
- 这种工具对于在工程3D神经模型中解释网络活动至关重要.
- 提供了更好地了解模拟器官组织中的功能动态.
