1. 样品制备： 将hiPSC定向分化的运动神经元与骨骼肌细胞进行三维共培养，形成功能性的神经肌肉接头。

2. 记录流程： 将成熟的神经肌肉接头置于Maxwell HD-MEA芯片（26,400电极/8.1 mm²，电极间距17.5 µm）上就可以直接进行检测。如下图。

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本研究中使用的高密度微电极阵列（HD-MEA）设备由瑞士MaxWell Biosystems公司研发生产。HD-MEA技术在8.1 mm²芯片表面集成26,400个电极（密度3,259 electrodes/mm²，间距17.5 μm），将电信号采集的空间分辨率提升至亚细胞层级，可捕获样本的每一个神经元电信号。不仅支持急性脑切片、视网膜组织等生物样本的急性实验记录，更支持体外培养神经元、类器官、心肌细胞的长时程检测。

礼智生物是MaxWell中国区独家授权代理商，积累了丰富的高密度MEA技术的实验和数据分析经验。欢迎联系我们，了解这一技术的更多细节和资料！（联系方式见文末）

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• Electrodes图是整个电极的图示，铺在电极上的神经肌肉接头照片可以与电极阵列进行merge，展示正在记录和放电的电极视图，红色三角代表记录到动作电位,可以看到放电位置与神经肌肉接头位置完整重合。
• Electrodes hot图，上面的颜色代表检测到的峰电位的不同幅值。
• Traces图，可以看到不同电极上记录到的动作电位，也以红色三角标识。
• Raster plot图，上面每一排是代表一个电极，每一个点是记录到的峰电位。

视频2.神经肌肉接头两端检测到的电信号。来源：礼智生物科技

这个视频中，中间上方的视频中在显示神经肌肉接头上不同位置存在有spike的发放。

• 黄色方框部位检测出来的trace图在左侧显示，其锋电位的波形幅值通常更高，时程略宽，常伴随收缩相关的后电位，更接近于肌肉细胞的波形特征。
• 绿色方框部位检测出来的trace图在右侧显示，其锋电位的波形幅值较低，峰电位尖锐，时程短，更接近于神经元的波形特征。

结果3- NMJ上肌细胞和神经元的Footprint展示
除此之外，由于Maxwell拥有超高分辨率的电极，单个细胞会跨越多个电极，因此Maxwell可以检测到动作电位在同一个细胞不同部位传播的过程，如视频3所示：

视频3. 细胞内的传导。来源：礼智生物科技

Footprint：当细胞产生一个动作电位时，其电场会扩散到周围空间。HD-MEA 的密集电极阵列能瞬间捕捉到这个电场在二维平面上的完整空间电压分布图，该图像即为该放电单元的Footprint。不同细胞的footprint不同。

视频4. 上肌细胞和神经元的Footprint。来源：礼智生物科技

在视频4中，我们可以看到：

• 上方黄色框中标记的肌肉细胞的footprint：肌肉细胞的Footprint通常表现为长条带，其上的典型波形是幅值很大、相对宽的双向波。因为动作电位沿肌纤维长轴传导，被沿途数多个电极依次记录。
• 绿色方框标记的是神经元的footprint：可以看到神经元的放电区域在空间上会高度集中，呈现出中间幅值大，对应其胞体的局部放电，边缘幅值小，对应轴突附近的动作电位。

通过这种方式，在未经物理分离的神经肌肉的共培养体系中，实时区分来自于肌肉和神经元不同放电类型的动作电位。

视频5. 肌肉电信号在空间上扩布的过程。来源：礼智生物科技

此外，如视频5所示，在这样的高分辨率下，我们可以清楚地看到肌肉电信号在空间上扩布的过程。

技术价值：为神经肌肉研究开启新维度
Maxwell HD-MEA的超高分辨率的设计，使其超越了传统电生理记录工具的范畴，成为一个强大的细胞类型特异性功能解析平台：

1. 实现真正意义上的共培养系统分析：无需遗传标记或物理分割，即可无创区分并监测共培养体系中神经元网络与肌肉网络各自的活动动态。
2. 揭示神经肌肉传递的微观细节：可精确测量从神经元到肌肉响应的延迟，分析传递效率与可塑性。
3. 赋能精准疾病建模与药物筛选：为ALS、SMA等神经肌肉疾病的iPSC模型提供了直接、定量且信息量巨大的功能表型读取窗口，极大地促进了机理研究与治疗方案的开发。

综上所述，Maxwell HD-MEA系统凭借超高空间分辨率，可在体外无损、同步解析iPSC神经肌肉接头中不同的细胞电活动，标志着神经肌肉研究进入了一个能够同时监听“神经对话”与“肌肉回响”的高清时代。