デザイン、治療、セルラーめっき、機能的に相互接続された回路で構成モジュラー神経回路網の培養表面

実験と理論の証拠は、脳が一過お互い、シェーピング、基礎となる別の脳の状態と対話ダイナミック機能ユニットとみなすことができるセルアセンブリ^1-5、の協調活性化を介して動作している可能性を支持している。機能モジュール性にも依存すると脳回路^6,7の構造的なモジュラー組織に関連付けられている。どの機能と脳回路の構成は相互に形状がまだ神経科学の主要な未解決の問題の一つである。この問題のより深い理解を提供するために、それは対処することが可能であり、少なくとも部分的に、これらの問題に最適な実験的なフレームワークを同定することが重要である。 in vivo実験で神経回路網の時空間的動態の制御された操作が困難であるので、 インビトロでの神経回路網モデルの開発は、その容易なaccのに重要な関心事であるessibility、監視、操作とモデリング^8,9。近年では、高度な基板のパターニング方法でサポートされているインビトロの技術は、事前定義されたモジュラー構造体³の範囲を開発するために、神経細胞のネットワークを誘導し、課せられたトポロジ¹⁰とのネットワークの機能的特性を研究することができました。特に、本 ​​発明の方法は、最近、物理的な制約^を課すことにより^4,11ネットワークを編成するために使用された。実際に、神経回路網における構造と機能との間のリンクを研究し、ニューロンアセンブリを相互作用の簡略化したが、妥当な表現を提供するために、in vitro系は、相互接続された神経細胞の亜集団を提供するべきである。広く研究されている2D均質なニューロン培養は、回路の自己組織創発配線上の任意の空間的な制約を課さない。そのため人工的に相互接続された電池アセンブリを形成するための可能なアプローチは、スパッツの異なるニューロン集団を配置することであるially異なる領域。これらの領域間の距離は、インターアセンブリの接続を防ぐことはできません。このアプローチは、ネットワークの複雑性を超えるかなりの制御を確保しつつ、同期モデル^6,7,12の豊かなレパートリーを提供することが示されている。

モジュラー神経アセンブリの再現性の培養を容易にするために、軸索および樹状突起によって連結されたニューロンのクラスタにネットワークの自己組織化を組み立てるためのプロトコルを提示し、説明する。神経細胞培養の物理的閉じ込めのためのポリマー構造がpolydimtheylsiloxane（PDMS）から作成されました。 PDMSは広くガス¹³に、その生体適合性、透明性及び透過性のために、生物医学的用途に使用されるエラストマーである。 PDMSをスピンコートジャックらに以前に記載されている「マスター」に液体PDMSを¹⁶ Tによって2075 ^14,15の構造を作製し、マイクロマシンSU8から除外される彼は、異なるサイズの相互接続されたモジュールで構成され、それらが成功したカバーガラスと微小電極アレイ（MEAの^）17-20の両方で得られたパターン化された神経回路網を達成しました。モジュール間の接続の密度は、モジュール間の同期の過渡状態に、均一な培養の典型的な、完全に同期化ネットワークから、ネットワーク同期の機能を変更することができます。