类脑研究是当前科技领域最具前瞻性和战略意义的方向之一。目前，我国的研究者也正在前赴后继的在类脑领域发力。在对类脑的探索过程中，瑞士3Brain公司的高分辨微电极阵列分析系统以冠绝世界的性能和功能，帮助研究者对类脑样本进行多维度、多方位的功能研究。接下来， 我们将介绍3Brain高分辨微电极阵列分析系统在类脑研究中的经典文献案例。

1 脑皮层嵌合体类器官的毒理易感性研究
来自哈佛大学干细胞研究中心的Paola Arlotta研究团队在2024年Nature上发表了《Brain Chimeroids reveal individual susceptibility to neurotoxic triggers》（脑嵌合体揭示个体对神经毒性触发因素的易感性）。

在该研究中，研究者建立并验证了一种名为 “Chimeroids” 的新型多捐赠者人脑皮质类器官模型，并通过3Brain高分辨微电极阵列分析系统研究个体间遗传差异对神经发育疾病毒理易感性的影响。

S5I-L: i)皮层类器官被放置在HD-MEA芯片上。j) 4个月大的多捐赠者NSC嵌合体脑类器官中记录到的网络爆发活动图谱：图谱中的每个像素代表一个电极（左图），右侧显示的是从活跃电极中记录到的动作电位示例原始信号图。K) 代表在15分钟记录期内，活跃电极(Active Unit)（共139个，定义为在脑类器官轮廓内平均放电频率(MFR) > 0.15 次/秒的电极）的放电光栅图。Network Burst网络簇放电活动大约从5分钟左右开始出现。L)AMPA和NMDA受体阻断剂（D-AP5, 150 µM; DNQX 60 µM）对Neuron Activity/Network Burst的影响（左图）；右侧趋势图显示4个NSC嵌合体的Network Burst的爆发活动变化。

研究者为评估功能成熟度，借助3Brain高分辨微电极阵列分析系统对混合2号NSC嵌合体在体外培养4个月（MIV4）时期进行了检测——该阶段类器官模型通常已具备电生理活性（参见方法部分）。研究者检测到网络同步爆发（Network Synchrony Burst）活动，该活动可被NMDA与AMPA受体拮抗剂完全抑制，表明这种协同活动是由谷氨酸能突触传递所驱动。此现象与既往报道的同龄单捐赠者皮层类器官的特征一致（S5I-L）。综上所述，NSC嵌合体在发育特征上与采用已发表的protocol构建的标准皮质类器官相似，同时保留了在多细胞类型中呈现多元遗传背景的能力。

2 培养具有延髓脊髓三叉神经核的人区域特异性脑类器官
2024年10月3日，上海科技大学向阳飞老师团队在Cell Stem Cell期刊上发表了《Generation of human region-specific brain organoids with medullary spinal trigeminal nuclei》。大脑中许多功能由特定核团（nuclei） 控制，但目前缺乏能模拟人类延髓（medulla）， 特别是脊髓三叉神经核（SpV） 的体外模型。此外，SpV 是处理头部痛觉和温度感觉的关键中继站，与三叉神经痛等疾病相关。基于以上背景，向阳飞老师团队成功构建了首个具有SpV特异性的人类延髓类器官模型。

研究者还使用3Brain高分辨微电极阵列分析系统的3D电极技术，对在hSTOs的三叉神经脊髓核（SpV）区域进行局部电刺激（每个电极尺寸为21×21微米，其中2个相邻电极作为正极，2个作为负极，电极间距为一个电极宽度）（图S4M）。

S4L-O（L）hThOs中每分钟自发与电刺激诱发放电次数的量化分析（1分钟内六次刺激，数据源自3个批次的10个细胞）。采用Paired two-tail student’s t检验进行统计分析对比。****p<0.0001。
（M）使用3Brain HD-MEA 3D芯片记录hSTO的明场图像。
（N）hmSpVO区域电刺激前后hThO区域的平均放电频率趋势变化（给予了十次刺激）。
（O）hThO区域的基线平均放电频率与电刺激诱发平均放电频率的统计比较（数据源自1个批次的4个hSTO）。*P<0.05。

对丘脑侧的分析表明，对SpV细胞的电刺激可在丘脑区域引发放电活动（图S4N和S4O），这进一步证实了SpV与丘脑神经元之间存在连接。综上所述，研究者通过融合人延髓脊髓三叉神经核类器官（hmSpVO）与人丘脑类器官（hThO），能够在体外重现人类三叉神经脊髓核与丘脑之间的三叉丘脑神经连接通路。

编者按：向阳飞老师在这篇文章中使用了3Brain MEA的3D立体电极芯片(S4M 右图)。该3D电极材质为金，长度为90um左右，能够提高电极与类脑组织的接触质量，并显著提升记录到的放电数量及幅值，革命性的提高对类脑MEA记录的效率和质量。同时3D电极兼具微流控通道，可以保证类器官底部的养分/氧的供应及进行快速给药。一举三得，实现真正的3D记录。

普瑞麦迪公司作为3Brain公司在国内的合作伙伴，提供高密度MEA产品销售、技术支持及产品试用服务。欢迎各位老师同学前来咨询~