灵活的三维多模态类器官接口揭示皮层类器官中的功能性子网络与协调性回路活动

内容形式：摘要译文

兴奋性与抑制性（E/I）神经元之间的平衡是皮层功能的基础，其失衡与多种神经系统疾病相关，包括癫痫、阿尔茨海默病和自闭症谱系障碍。皮层类器官可重现脑发育的关键特征，包括 E/I 环路的形成，因此为研究这种平衡提供了有前景的模型。然而，目前尚无技术能够在完整类器官中同时解析神经元身份、空间组织和动态网络活动，这限制了对 E/I 环路功能的精确探究。在此，我们报告 INFORM（集成式柔性类器官多模态神经记录接口），该接口可贴合包覆任意尺寸和形状的类器官，实现长达 371 天的长期记录，且检测到尖峰活动的通道比例超过 90%。INFORM 接口整合了四种不同模态：电生理记录、双光子钙成像、靶向电微刺激和化学干预，可在多个时空尺度上监测并调节神经活动，涵盖从单个神经元的动作电位到大规模神经元群体的同步爆发活动。

这种高分辨率探测能够追踪融合组装体中功能连接的形成，并解析空间上彼此分离的功能子网络；INFORM 可对这些子网络进行选择性募集和调节。神经递质传递阻断实验证实，刺激诱发的神经元放电抑制由 GABA 能输入介导，为类器官中存在抑制性信号传递提供了直接的功能证据。这项工作实现了对脑类器官功能网络的单细胞层面解析，为皮层的建模与研究提供了强有力的平台。

发育、神经系统疾病，以及导致神经环路功能障碍的兴奋/抑制（E/I）失衡。

关键词：皮层类器官 · 兴奋-抑制平衡 · 神经网络电生理 · 多模态神经记录 · 功能连接

原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.02.756317v1?rss=1