研究人员开发用于大脑类器官的外壳微电极阵列

这可能是世界上最小的脑电图电极帽，用来测量笔点大小的大脑模型的活动。它的设计者希望该设备能让人们更好地了解神经疾病，以及潜在的危险化学物质如何影响大脑。

这一工程壮举由约翰·霍普金斯大学的研究人员领导，详情见 科学的进步，扩展了研究人员可以用类器官完成的工作，包括微型大脑——实验室培养的人类细胞球，可以模拟大脑的某些功能大脑的结构和功能。

“这为了解人类大脑的发育和运作提供了一个重要的工具，”约翰·霍普金斯大学化学和生物分子工程师、发明者之一大卫·格拉西亚斯(David Gracias)说。“为微型器官创造微型仪器是一项挑战，但这项发明是新研究的基础。”

自从十多年前首次创造出类器官以来，研究人员已经对其进行了修改干细胞制造小规模的肾脏，肺，肝脏和大脑。这些复杂的微型模型被用来研究器官的发育过程。研究人员将未改变的类器官与转基因、注射病毒并暴露于化学物质的类器官放在一起进行研究。类器官，尤其是微型大脑，在医学研究中越来越重要，因为它们可以用于原本需要人体或动物实验的实验。bob88体育平台登录

但由于测试类器官的传统仪器是平面的，研究人员只能检查其表面的有限细胞。知道大量的细胞发生了什么瀑样将有助于了解器官功能和疾病的发展过程，格拉西亚说。

他说:“我们希望从大脑中尽可能多的细胞中获取信息，这样我们就能知道细胞的状态、它们是如何交流的以及它们的时空电模式。”

布隆伯格学院环境健康与工程系的研究助理、合著者莉娜·斯米尔诺娃说，人类“不是‘扁平的斯坦利’”。“平面测量有其固有的局限性。”

灵感来自电极点缀的头盖帽用来探测脑部肿瘤在美国，该团队用带有导电聚合物涂层金属电极的自折叠聚合物小叶为类脑器官制作了微型脑电图帽。微帽包裹着整个类器官球形，可以从整个表面进行3D记录，因此，除其他外，研究人员可以在整个过程中听到神经元的自发电通信药物测试．

该数据有望优于平板上传统电极的电流读数。

“如果你从平面上录音，你只能从3D类器官球的底部录音。然而，类器官不仅仅是一个均匀的球体，”第一作者，化学与生物分子工程博士候选人黄琦说。“有神经元细胞彼此交流，这就是为什么我们需要它的时空映射。”

来自类器官的更详细的信息，研究人员可以研究消费品中使用的化学物质是否会导致大脑发育问题，合著者托马斯·哈东说，他是约翰·霍普金斯大学布隆伯格公共卫生学院动物实验替代中心的主任。

哈东说:“杀虫剂等化学物质尤其可疑，因为它们通过破坏昆虫的神经系统来杀死昆虫。”“阻燃剂是另一类我们担心的化学品。”

研究人员希望从帽子上读取的数据可以减少测试化学效应所需的动物数量。哈通说，仅一种化学物质的传统测试就需要大约1000只老鼠，成本约为100万美元。他补充说，类器官的研究结果也更密切相关，因为人类的大脑与大鼠和小鼠的大脑非常不同。

这项研究的共同作者包括Bohao Tang, July Carolina Romero, Yuqian Yang, Gayatri Pahapale, Tien-Jung Lee, Itzy E. Morales Pantoja, Cynthia Berlinicke, Terry Xiang, Mallory Solazzo和Brian S. Caffo, Syracuse大学的Saifeldeen Khalil Elsayed和Zhao Qin，以及华盛顿大学的Han Fang。