芯片上的多区域大脑
哈佛大学的研究人员开发了一种多区域芯片上的大脑，可以模拟大脑三个不同区域之间的连通性。体外模型被用于广泛描述来自大脑不同区域的神经元之间的差异，并模拟系统的连通性。
这项研究发表在神经生理学杂志．
“大脑不仅仅是个人的神经元这篇论文的共同第一作者本·毛兹说做博士后研究他是哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)疾病生物物理学小组的成员。“这是关于不同类型的细胞以及大脑不同区域之间的连接。在对大脑建模时，你需要能够概括这种连接，因为有许多不同的疾病会攻击这些连接。”
“大约26%的美国医疗保健预算花在神经和精神疾病上，”哈佛大学生物工程与应用物理学院塔尔家族教授、哈佛大学威斯生物激励工程研究所核心教员基特·帕克说。“开发工具来支持治疗方法的发展，以减轻这些患者的痛苦，这不仅是人类应该做的事情，也是降低成本的最佳手段。”
SEAS疾病生物物理学小组和Wyss研究所的研究人员模拟了大脑中受精神分裂症影响最大的三个区域——杏仁核、海马体和前额叶皮层。
他们开始描述细胞组成，蛋白质表达，代谢，和电活动每个区域的神经元。
该论文的共同第一作者、疾病生物物理学小组的前博士后斯蒂芬妮·道斯说:“大脑不同区域的神经元不同并不奇怪，但令人惊讶的是它们的差异有多大。”“我们发现，细胞类型比例、代谢、蛋白质表达和电活动在体外的不同区域都是不同的。这表明，你所研究的大脑区域的神经元确实有所不同。”
接下来，研究小组观察了这些神经元在相互交流时的变化。为了做到这一点，他们分别培养来自每个区域的细胞，然后让细胞通过嵌入芯片的引导通路建立连接。
然后，研究人员再次测量了细胞组成和电活动，发现当细胞与来自不同区域的神经元接触时，它们发生了巨大的变化。
毛兹说:“当细胞与其他区域通信时，培养物的细胞组成发生了变化，电生理发生了变化，所有这些神经元的固有特性都发生了变化。”“这表明实施不同的做法是多么重要大脑区域在体外模型中，特别是在研究神经疾病如何影响大脑的相关区域时。”
为了证明这种芯片在疾病建模方面的功效，研究小组在大脑的不同区域注入了苯环利定(Phencyclidine hydrochloride，俗称pcp)，用来模拟精神分裂症。芯片上的大脑使研究人员第一次在体外观察药物对单个区域的影响，以及它对相互连接的区域的下游影响。
芯片上的大脑可以用于研究各种神经和精神疾病，包括吸毒成瘾、创伤后应激障碍等创伤性脑损伤．
帕克说:“到目前为止，连接组项目还没有识别出大脑中的所有网络。”“在我们的研究中，我们表明，细胞外基质网络是区分不同大脑区域的重要组成部分，以及这些区域的生理和病理生理过程大脑区域是独一无二的。这一进步不仅将促进治疗学的发展，还将促进对我们如何思考、感受和生存的根本洞见。”
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