脑电网络中受控神经元团簇的精准微流控

体内神经元文化是细胞和网络神经科学中的重要研究平台。然而，均匀支架上培养的神经元形成致密、随机连接的网络，表现出过度同步的活动；这一现象限制了其在网络层面研究中的应用，例如神经元团簇或多神经元协同活动的研究。本文开发了基于聚二甲基硅氧烷的微流控装置，以创建小规模神经网络，表现出层次化模块化结构，类似于哺乳动脑皮层的连接方式。通过改变连接不同模块的微通道宽度和高度来操控模块间耦合强度。利用荧光钙信号成像，我们观察到微通道较小（2.2$-$5.5 $\mu$m$^2$）的网络，其同步性较低，且表现出三倍的神经元团簇 variety。光遗传学刺激表明，降低模块间耦合可丰富诱发神经元活动模式，并可诱发这些网络中神经元团簇的可塑性。这些发现表明，基于微流控装置的细胞工程技术能够重建神经元团簇的复杂动力学，从而为在明确的物理化学环境中研究神经元团簇提供了稳健平台。