Гибкая 3D-сетка позволяет видеть почти всю активность мини-мозга

Исследователи из Северо-Западного университета и лаборатории Shirley Ryan AbilityLab представили трехмерное биоэлектронное устройство, способное регистрировать электрическую активность с 91% поверхности нейронных органоидов — выращенных в лаборатории из стволовых клеток структур, имитирующих человеческий мозг.

Устройство представляет собой гибкую сетку с 240 микроэлектродами диаметром 10 микрон каждый. Изначально конструкция имеет плоскую форму, но при помощи контролируемой механической деформации трансформируется в объемный каркас, повторяющий сферическую форму органоида. Пористая структура сетки обеспечивает доступ кислорода и питательных веществ к ткани.

Руководитель разработки Джон А. Роджерс отметил, что существующие инструменты для записи нейронной активности имеют плоскую и жесткую конструкцию, что позволяло фиксировать сигналы лишь из нескольких точек органоида. Новая технология решает эту проблему.

При тестировании систем с 8 или 32 электродами записи оставались локальными. Полный 240-канальный массив позволил зафиксировать синхронизированные колебательные волны, распространяющиеся по всему органоиду. Система создает трехмерные карты нейронной активности с точной привязкой к положению каждого электрода.

Помимо записи, устройство способно проводить электростимуляцию. В ходе экспериментов исследователи фиксировали изменения активности при воздействии фармакологических препаратов: 4-аминопиридин усиливал передачу сигналов, а ботулотоксин нарушал координацию нейронов. Также обнаружено, что изменение геометрии сетки влияет на форму растущего органоида, позволяя создавать кубические и шестиугольные структуры.

Источник: Interestingeng Iineering