在神經科學研究中，微電極陣列（Microelectrode Arrays,MEAs）技術已成為探索神經網絡動態的強大工具。MEA技術能夠非侵入性地記錄多個神經元的電活動，為研究神經網絡的復雜動態提供了重要的實驗手段。然而，MEA技術在應用過程中面臨一些挑戰，尤其是在與三維（3D）神經組織（如神經類器官）的界面兼容性方面。由于MEA表面通常是平面的，而3D神經組織的結構復雜，如何有效地將神經元靠近電極以記錄微弱的細胞外信號成為了一個關鍵問題。此外，MEA技術在提高信號記錄精度和穩定性方面仍有待進一步改進。盡管已有研究通過改進MEA表面處理來提升其性能，但對如何從介質側改善組織~MEA相互作用的研究相對較少。因此，如何在不損傷組織的前提下，增強MEA與3D神經組織的接觸面積和信號記錄質量，成為了一個亟待解決的科學問題。本研究通過引入一種生物相容的氟化溶劑——全氟癸烷（Perfluorodecalin,PFD），探索了其在增強MEA電生理測量中的潛力。PFD具有高度疏水性和化學穩定性，能夠有效地絕緣和壓縮神經組織，從而顯著提高電生理記錄的信號質量和穩定性。這一創新方法不僅為MEA技術在神經科學研究中的應用提供了新的思路，也為未來神經網絡功能和連接性的體外研究開辟了新的途徑，具有重要的科學價值和應用前景。

在神經科學研究中，如何提高微電極陣列（MEA）與三維（3D）神經組織的界面兼容性，以增強電生理信號的記錄質量，是一個重要的科學問題。研究者們猜想，通過在神經組織與MEA之間引入一種生物相容的絕緣介質，可以有效地壓縮和絕緣神經組織，從而提高MEA的電生理測量性能。為此，研究者們采用了一種名為全氟癸烷（Perfluorodecalin,PFD）的氟化溶劑，探索其在增強MEA電生理測量中的潛力。PFD具有高度疏水性和化學穩定性，能夠有效地絕緣和壓縮神經組織。

研究思路是將PFD覆蓋在神經組織上，通過其密度大于培養基的特性，使PFD自然下沉并壓縮神經組織，從而增加神經組織與MEA的接觸面積。實驗中，研究者們首先在小鼠原代海馬神經元上驗證了PFD的效果，發現PFD能夠顯著增加活性電極的數量和電位幅度（圖1B-D）。具體而言，PFD條件下的活性電極數量顯著高于對照組，并且在PFD洗脫后，活性電極數量恢復到對照組水平，表明PFD的效果是可逆的（圖1D）。此外，PFD條件下的平均尖峰幅度也顯著高于對照組（圖1E-G），最大尖峰幅度平均增加了兩倍（圖1H-J），同時信噪比（SNR）顯著提高，達到56 dB（圖1L）。這些結果表明，PFD通過絕緣和壓縮神經組織，顯著提高了MEA的電生理記錄性能。

在進一步的研究中，研究者們將PFD應用于3D神經組織——腦類器官。結果顯示，PFD能夠顯著增加腦類器官的直徑（圖2D-E），并通過增加與MEA的接觸面積來提高電生理信號的記錄質量（圖2H-I）。在PFD條件下，腦類器官的網絡爆發活動得到了顯著增強，活性電極數量、平均和最大尖峰幅度以及信噪比均顯著提高（圖3C）。此外，PFD的應用還增強了神經網絡的檢測能力，新的尖峰排序單元出現，單單元尖峰對之間的相關性增加（圖3E）。這些結果表明，PFD不僅提高了信號的幅度，還增強了對神經單元和連接的檢測能力。

總結而言，PFD作為一種生物相容的氟化溶劑，通過絕緣和壓縮神經組織，顯著提高了MEA的電生理記錄性能。

這一方法不僅適用于慢性培養的細胞，還可以穩定和記錄急性培養的組織，為神經科學研究提供了一種新的工具。然而，研究也發現PFD的應用可能會增加背景噪聲水平（圖1K），這提示在實際應用中需要進一步優化PFD的使用條件，以減少可能的干擾。此外，PFD的光學透明性使其與光遺傳學技術兼容，為研究神經活動提供了更多的可能性。未來的研究可以進一步探索PFD在不同類型的神經組織中的應用效果，以及如何結合其他技術手段，進一步提高MEA的電生理測量精度和穩定性。

在這項研究中，類器官芯片的培養步驟主要包括以下幾個方面：首先，從人類誘導多能干細胞（hiPSCs）中獲取細胞，然后將這些細胞在特定的培養條件下進行培養和分化，以形成具有特定細胞類型和組織結構的類器官。具體來說，hiPSCs在含有特定生長因子和化學物質的培養基中進行培養，這些因子和化學物質能夠引導細胞向特定的神經細胞類型分化。隨著培養時間的延長，細胞逐漸形成具有復雜結構和功能的類器官，如腦類器官。這些類器官能夠模擬真實大腦的某些發育過程和功能特性，為研究大腦發育、疾病機制以及藥物篩選等提供了重要的實驗模型。