体外微电极阵列在阿尔茨海默病研究中的潜力

doi:10.4103/NRR.NRR-D-24-01582

摘要/Abstract

摘要： https://orcid.org/0000-0002-3801-4956 (Andrea Kwakowsky)

Abstract: Alzheimer ’s disease (AD) is a progressive neurodegenerative disorder and is the most prominent cause of dementia. In 2019, over 57.4 million people were living with AD and other dementia subtypes, a number which is expected to increase to over 152.8 million in the next 25 years. This ever-increasing burden has resulted in AD and other neurodegenerative diseases rising to one of the top 10 causes of death globally (O’Connell et al., 2024). The most wellestablished pathological features of AD include brain shrinkage, accumulation of amyloid-β (Aβ) plaques, neurofibrillary tangles, and a disrupted neuronal network (O’Connell et al., 2024). To date, the cause of AD remains relatively elusive. A plethora of evidence has established Aβ at the forefront of AD pathology, however, the specific mechanisms by which this neurotoxic protein results in the debilitating cognitive decline characteristic of AD remains unknown. It is wellaccepted that the excitatory glutamate and cholinergic neurotransmitter systems are severely altered in AD. More recently, evidence has emerged indicating that the disease also affects the inhibitory GABAergic neurotransmitter system (Govindpani et al., 2017; O’Connell et al., 2024). The molecular changes and neuronal loss in these systems disrupt the excitatory/inhibitory balance in the AD brain, potentially contributing to the memory and learning deficits that characterize the condition (Govindpani et al., 2017).

. 体外微电极阵列在阿尔茨海默病研究中的潜力[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2021, 21(5): 1993-1994.

Aoife O’Connell, Andrea Kwakowsky. Potential of in vitro microelectrode arrays in Alzheimer’s disease research[J]. Neural Regeneration Research, 2021, 21(5): 1993-1994.

参考文献

引言

出版重点

《中国神经再生研究（英文版）》杂志为SCI、PubMed数据库收录的国际唯一一本专注神经再生领域研究的经同行评议的开放获取期刊，出版来自全球神经再生领域专业学者的前沿性基础研究及临床研究及转化医学、循证医学优秀的最新成果。

期刊出版来自于脑损伤与神经再生、脊髓损伤与神经再生、周围神经损伤与神经再生和神经退行性病与神经再生、神经影像与神经再生的相关研究。期刊关注神经损伤与再生过程中的轴突再生、突触生长、神经可塑性、神经修复和替代、神经移植等最新研究成果。尤其关注应用细胞治疗、基因治疗、生物因子治疗、药物治疗、手术治疗、康复治疗、物理疗法、组织工程、生物工程、生物材料、神经假体等干预性方法产生神经再生效果的相关研究。文章应清晰描述抑制神经元损伤、减轻神经元损伤的一系列变化，保护损伤神经元的过程、方法、程度与评价，突出从细胞分子水平以及分子生物学水平解释神经元损伤后以及预后再生的机制。

NRR杂志被国际重要数据库收录

科学引文索引（Science Citation Index Expanded，SCI）

美国国立医学图书馆（PubMed）

美国国立医学图书馆开放获取全文数据库（PubMed Central, PMC）

美国生物学文摘数据库（BIOSIS previews, BP）

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波兰《哥伯尼索引》（Index of Copurnicus, IC）

OvidSP平台数据库

中国科学引文数据库（CSCD）

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编委会

主编Editor-in-Chief

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讨论

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文题：不超过 90个字母，20个单词。

摘要：非结构式， 250单词。

引言：

主体内容：

总结：

作者贡献：

利益冲突：

参考文献：采用 Journal of Neuroscience格式。

特邀述评类文章：观点、点评、研究亮点、给编辑的信等。

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对此科研过程的认识和总结。

（2）需提前向编委会提交写作大纲，通过选题后，文章需在2个月内完成。

（3）全文2000- 3000单词，包括参考文献，不需要图和表格，不需要摘要，出版后2个版面。

（4）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

特邀点评与研究亮点栏目文章要求：

（1）点评文章为点评在本刊发表的文章，研究亮点文章为点评国际优秀杂志近期或在线提前发表的前沿性的优秀文章。

（2）需提前向编委会提交写作大纲，通过选题后，文章需在2个月内完成。

（3）全文2000- 3000单词，包括参考文献，不需要图和表格，不需要摘要，出版后2个版面。

（4）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

利益冲突：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

给编辑的信栏目文章要求：

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（2）全文1000- 2000单词，不包括参考文献，文章不需要摘要、图和表格，出版后1个版面。

（3）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

利益冲突：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

文章快阅

延伸阅读

NRR：爱尔兰戈尔韦大学Andrea Kwakowsky团队讨论微电极阵列在阿尔茨海默病研究中的应用

当研究人员努力了解阿尔茨海默病病理时，他们通常会强调该病背后的分子和生化变化。然而，要充分了解这些变化的含义和重要性，还必须关注这些病理改变的功能后果。通过研究神经元的电致特征，可以探索细胞和网络病理与疾病症状之间的联系。体外微电极阵列是允许进行此类研究的工具。它们由嵌入基板的数十到数千个电极的网格组成，可以以高时空分辨率无损地记录电活动。体外微电极阵列有多种类型，包括最成熟的平面微电极阵列、允许增加灌注的穿孔微电极阵列、具有更多电极数量的互补金属氧化物半导体微电极阵列，以及最近出现的可提高信噪比的三维微电极阵列。微电极阵列用途广泛，可用其检查各种类型的神经元制剂，包括原代细胞培养物、急性脑切片和器官型脑切片。它们可以记录自发反应和诱发反应。自发活动可以通过局部场电位检查，局部场电位是由所有附近细胞的离子过程总和引起的细胞外场变化。通过记录自发局部场电位，可以根据所使用的分析方法研究多个参数。例如，发放频率、局部场电位幅度或神经元爆发可提供有关自发活动的信息。通过映射局部场电位空间发放模式和通道互相关，可以获得有关网络连接的信息。微电极阵列特别有用，因为电极不仅可以记录附近的电信号，还可以提供传递电刺激的能力。这允许实验复制生理过程，例如长期增强和长期抑制；这两种现象都与学习和记忆密切相关。微电极阵列用途广泛，能够以多种方式评估不同的神经元制剂，只需一次记录即可提供大量信息。

来自爱尔兰戈尔韦大学Andrea Kwakowsky团队认为，利用微电极阵列，可以研究阿尔茨海默病的各个方面，从基本病理和特定病理特征到评估新的治疗方案。阿尔茨海默病对自发信号传导具有顺序影响，最初诱导过度活跃，然后是活动减退。鉴于其适应性，微电极阵列代表了一个极好的平台，可用于进行验证这一假设所需的确认性急性和慢性研究。与传统的电生理方法相比，微电极阵列的灵活性使其成为研究阿尔茨海默病特定病理特征的绝佳候选方法。微电极阵列可应用于任何阿尔茨海默病模型，从而可以针对特定疾病方面进行有针对性的研究。微电极阵列在解剖阿尔茨海默病病理学中的实用性不仅有助于确定这种使人衰弱的疾病的新靶点，而且还提供了一个可用于测试新疗法的功能模型。鉴于阿尔茨海默病疗法的失败率很高，增加这种体外方法意味着我们可以将生化和分子证据与功能终点相结合，从而改善新疗法的临床前证据。阿尔茨海默病研究本质上很复杂，因为该疾病的多因素病因对理解阿尔茨海默病的病因以及确定和评估成功的治疗方案都提出了重大挑战。在阿尔茨海默病研究的各个阶段使用微电极阵列时，它们一直表现出其有效性和价值。从这个角度探讨的结果强调了微电极阵列迄今为止在阿尔茨海默病研究中取得的成功，并重申了微电极阵列作为阿尔茨海默病研究所有阶段的基石技术的地位。

文章在《中国神经再生研究（英文）》杂志发表。