【摘要】：隨著對中樞神經(大腦)和外周神經研究的不斷深入，研發融合生理和信息技術的實驗平臺和研究方法顯得愈來愈重要。微電極技術在微小空間中對神經元網絡的陣列化采樣和分析有著特殊的優勢。利用微電極技術，檢測體外培養神經元網絡的放電信號是研究神經元網絡的重要手段之一。

由此，研究如何利用微電極陣列(MEA)檢測人工培養神經元網絡在受到不同刺激前后的狀態，對研究神經元網絡特性和神經系統的前沿課題，有著重要意義。目前，對神經元的研究形成了以仿真實驗研究神經網絡和以生理實驗研究神經元網絡兩個不同方向。在仿真實驗研究中更多地關注網絡結構與特性的關系，在生理實驗研究中往往以平均放電率作為指標分析網絡的興奮程度等特性。本研究注重結合兩者的優勢，以生理測試為基礎，借鑒仿真方法中的結構模型，分析人工培育神經元網絡的特性。在微電極陣列上體外培養神經元，形成單層神經元網絡，并以此為實驗對象，通過陣列檢測神經元網絡的放電信息，分析神經元網絡的自發性放電特性和誘發性放電特性，分析其靜息和刺激響應狀態下的特征，評估生長過程和刺激響應過程。

本研究通過對上述神經元網絡的放電率及相關系數分析，研究了神經元網絡的自發性放電特征。對不同位置的場電位分析表明，神經元網絡在自發性放電過程中，放電率沿一基準上下波動，疏密相間地放電。不同位置微電極上放電率之間的相關系數揭示了神經元網絡不同區域間物理距離對其同步性的影響不顯著。相同網絡的不同區域受到不同幅值的雙向脈沖電刺激時的放電特性反映了網絡誘發性放電特性。實驗結果分析表明，以第一響應放電為特征，當神經元網絡受到電刺激后部分區域會出現一個快速響應。隨著電刺激幅值增加，產生快速響應的區域會增加，但是快速響應的速度不會進一步提高，且響應最慢區域的分布沒有明顯變化，由此可見，隨著刺激電壓幅值的提高，一定程度上提高了網絡的平均響應速度，但是，不會改變網絡響應的結構特性。

實驗結果還表明，在神經元網絡的不同區域施加相同電刺激時，不僅產生快速響應的區域不同，而且影響響應的速度和響應的結構。神經元網絡的刺激耐受性實驗表明，長時間的電刺激，一定程度上會增加神經元網絡的放電率，改變放電重心。綜上所述，通過微電極陣列對神經元網絡的檢測和放電率分析，有效地進行了神經元網絡的自發性放電特性和受電刺激后的系統特性。