Experimentella och teoretiska bevis stöder möjligheten att hjärnan fungerar genom samordnad aktivering av cellaggregat ^1-5, vilket kan betraktas som dynamiska funktionsenheter som övergående interagerar med varandra, formning och underliggande olika hjärntillstånd. Funktionell modularitet är också beroende av och i samband med den strukturella modulära organisationen av hjärnkretsarna ^6,7. Hur funktion och struktur av hjärnkretsar ömsesidigt forma varandra är fortfarande en av de viktigaste öppna frågorna i neurovetenskap. För att ge en djupare förståelse av denna fråga är det viktigt att identifiera optimala experimentella ramar där det är möjligt att ta itu med, åtminstone delvis, dessa frågor. Eftersom kontrollerad manipulation av spatio-temporala dynamik neuronala nätverk i di vivo-försök är utmanande, utvecklingen av in vitro neuronala nätverk modeller är av stort intresse på grund av deras enkla accessibility, övervakning, manipulation och modellering ^8,9. Under de senaste åren, in vitro teknik som stöds av avancerade substrat mönstring metoder har tillåtit att förmå neuronala nätverk för att utveckla en rad fördefinierade modulstruktur ³ och studera de funktionella egenskaperna hos nät med ålagts topologier ^10. I synnerhet har metoder som nyligen använts för att organisera nätverk genom att införa fysiska begränsningar ^4,11. Faktum att studera sambandet mellan struktur och funktion i neuronala nätverk samt att ge en förenklad men trolig representation av samverkande neuronala församlingar bör in vitro-system ger sammankopplade neuronala delpopulationer. Brett studerade 2D homogena neuronala kulturer inte införa några rumsliga begränsningar på självorganiserade emergent ledningar av kretsarna. Därför en möjlig strategi för att forma ett konstlat sätt sammankopplade cell församlingar är att placera olika neuronala populationer i spatially olika områden. Avståndet mellan dessa områden hindrar inte de inter församlingar anslutningar. Detta tillvägagångssätt, samtidigt som en betydande kontroll över nätverks komplexitet, har visat sig ge en rikare repertoar av synkroniseringsmodeller ^6,7,12.

För att underlätta en reproducerbar odling av modulära neuronala församlingar, för att ett protokoll montera självorganisering av nätverk i neuronala kluster sammanbinds av axoner och dendriter presenteras och beskrivs. Den polymera strukturen för den fysiska begränsningen av neuronala kulturer har skapats från polydimtheylsiloxane (PDMS). PDMS är en elastomer i stor utsträckning för biomedicinska applikationer på grund av sin biokompatibilitet, öppenhet och permeabilitet för gaser ^13. PDMS är beredd och undantas från mikrobearbetade SU8 2075 ^14,15 strukturer genom spin-beläggning en flytande PDMS på en "master" som tidigare beskrivits i Jackman et al. ¹⁶ THan uppnådde mönstrade neuronala nätverk består av sammankopplade moduler av olika storlek och de har framgångsrikt fått både täck och Micro Elektrod Arrays (MEA) ^17-20. Densiteten av förbindelser mellan modulerna kan ändra funktionerna i nätverkssynkroniseringen, från en fullt synkrona nätet, typiskt av enhetliga kulturer, för att transienta tillstånd av synkronisering bland modulerna.