[实用新型]一种检测神经细胞电信号的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及检测神经细胞电信号的装置，特别涉及微电极阵列传感器检测神经细胞电信号的装置。

背景技术

神经电信号的分析是目前神经信息学的研究的主要内容之一。现在比较常用的装置是微电极阵列传感器(Micro-Electrode Array，MEA)。MEA由嵌在基底物质上的微电极组成。微电极主要由金属材料例如铂，金，钛氮化物和铟锡氧化物等构成。微电极在基底物质(通常是玻璃)上排成阵列。微电极与用金或透明的铟锡氧化物制成的导线相连，导线将微电极信号传送到外部的放大器，或将外部施加的刺激传送到微电极。在MEA设备中，被试细胞或组织直接在电极涂层物质上培养，可以允许测量到细胞外直接相邻的局部电变化，同时并行记录多个细胞的电生理信号。基于体外MEA技术的神经生物学的研究有两个突出优点，一是可以同时记录和刺激不同位点，二是非侵入式不会损伤细胞。所以MEA适用于在同一个培养样本上进行长时程记录，因而允许监视培养物对刺激的响应的较长时间的演变。但是现有MEA技术存在一个固有的瓶颈：无法使细胞定向生长，在体外培养的神经细胞的突触连接是随机的，跟实际生物体中突触的连接有很大不同，而且每一次体外培养，神经细胞的连接也是不同的。而每个神经元发放的电信号与这个神经元和周围神经元的连接方式有很大关系。现有的这种体外随机连接方式不仅让神经生理的实验无法具有精确的重复性，而且无法得到神经细胞连接的拓扑结构与神经信号对应关系。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可控制神经细胞生长的图案并获得其电信号的检测神经细胞电信号的装置。

为了克服现有技术中体外培养的神经细胞随机连接这个缺点，本实用新型检测神经细胞电信号的装置通过在各微室之间设置连通的微通道，使得在MEA上培养的细胞可以按照特定的方式连接，通过MEA的微电极记录细胞的电信号，这样可检测到特定连接方式下的细胞的电信号，得到细胞电信号与其连接方式的关系。微室与微通道的排列方式可以根据生物体中的神经细胞和神经突触的连接方式设置，这样培养在该装置上的神经细胞构成的网络将可以模拟实际生物体内的神经网络，因此检测到的神经电信号与生物体内真实的神经电信号接近，从而检测到的神经电信号会包含大量的生物学信息。微室与微通道的排列方式也可以按照人们想创造的神经网络的连接方式设置，这样培养在本装置上的神经细胞就可以按照人们需要的连接方式连接，从而可以得到人工神经网络，MEA的微电极可以将这个人工神经网络的电信号检测出来。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型检测神经细胞电信号的装置主要包括微电极阵列传感器和细胞生长室，所述微电极阵列传感器包括基底、设于所述基底上的大微电极和小微电极，所述细胞生长室固定在微电极阵列传感器的基底上，所述细胞生长室包括两个以上的敞口微室和对应的微通道，所述微电极阵列传感器上的大微电极对应地置于所述微室内，相邻的两个微室内的大微电极之间由对应的微通道连通，所述微电极阵列传感器上的小微电极对应地置于所述微通道内。

进一步地，本实用新型所述微室沿宽度方向置有一个大微电极，在所述微室内沿着微室的长度方向置有两个以上大微电极，所述相邻的两个微室之间沿长度方向有两个以上微通道，所述各微通道的宽度为仅容纳一条神经突触。

进一步地，本实用新型每个微室内仅置有一个大微电极，相邻的两个微室之间有一个微通道，所述微通道的宽度为仅容纳一条神经突触。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：(1)由于本实用新型设有微室和微通道，使得体外培养的神经细胞在微室和微通道内，按照微室和微通道的排列方式进行定向生长；(2)微室与微通道的排列方式可以根据生物体中的神经细胞和神经突触的连接方式设置，这样培养在该装置上的神经细胞构成的网络将可以模拟实际生物体内的神经网络，通过微室与微通道内的微电极检测到神经电信号，因此检测到的神经电信号与生物体内真实的神经电信号接近，从而检测到的神经电信号会包含大量的生物学信息。(3)微室与微通道的排列方式也可以按照人们想创造的神经网络的连接方式设置，这样培养在本装置上的神经细胞就可以按照人们需要的连接方式连接，从而可以得到人工神经网络，微电极可以将这个人工神经网络的电信号检测出来。

附图说明

图1是本实用新型检测细胞电信号装置的第一种实施方式的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本实用新型检测细胞电信号装置的第二种实施方式的结构示意图；

图4是图3的A-A剖视图；