胶质母细胞瘤中进行性神经元网络重组驱动体外病理性活动

胶质母细胞瘤（GBM）是最具侵袭性的原发性脑肿瘤，并且常伴有严重的神经系统症状，包括癫痫和认知障碍。即使在外科切除后，神经系统症状也常持续存在，这表明GBM会在周围神经网络中诱导持久且自我维持的改变。然而，GBM如何重塑肿瘤周边网络结构和功能的机制仍知之甚少。我们提出一种分隔式体外平台，可实现iPSC来源神经元与原代GBM细胞的长期共培养，以研究这些变化。该平台置于高密度微电极阵列上，可进行单神经元分辨率的纵向电生理记录。借助有效网络推断，我们发现GBM驱动了一种可重复的结构性进程：首先走向一种高连接、由枢纽主导的架构，随后社区结构崩溃，并伴随广泛的神经元丧失。这一演变中的结构塑造了群体动力学，限制了网络爆发率和瞬时同步性等特征。该重组还带来了计算层面的后果：信号传播逐渐变得冗余和协同，而非独特。因此，神经元失去了独立编码不同输入组合的能力，且可访问的网络状态集合也随之收缩。总体而言，这些发现将GBM重新定义为神经网络重组的驱动因素，而非单纯的普遍性高兴奋状态，并建立了一个具备单神经元分辨率的分隔式平台，用于对支撑疾病进展的网络过程进行长期观察、解析，并最终加以靶向干预。

胶质母细胞瘤（GBM）是最具侵袭性的原发性脑肿瘤，常伴有严重的神经系统症状，包括癫痫和认知障碍。即使在手术切除后，神经系统症状也常持续存在，这表明GBM会诱导其周围神经网络发生持久且自我维持的改变。然而，GBM如何重塑肿瘤周边网络的结构与功能，其机制仍知之甚少。我们建立了一个分隔式体外平台，可实现iPSC来源神经元与原代GBM细胞的长期共培养，用于研究这些变化。将该平台置于高密度微电极阵列上后，可进行单神经元分辨率的纵向电生理记录。利用有效网络推断，我们发现GBM驱动了一种可重复的结构演变：首先向超连接、以枢纽为主导的架构转变，随后社区结构崩解，并伴随广泛的神经元丢失。这一不断演变的结构塑造了群体动力学，限制了网络爆发率和瞬时同步性等特征。该重组还带来计算层面的后果：信号传播逐渐由独特性转向冗余性与协同性。由此，神经元失去了独立编码不同输入组合的能力，可访问的网络状态库也随之收缩。总体而言，这些发现将GBM重新定义为神经网络重组的驱动因素，而非单纯的普遍性高兴奋状态，并建立了一个具备单神经元分辨率的分隔式平台，用于对支撑疾病进展的网络过程进行纵向观察、解析，并最终加以靶向干预。

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🏷️ 胶质母细胞瘤 神经网络重组 体外共培养 高密度微电极阵列 电生理记录 病理性神经活动