Nature Nanotechnology：神经元对机械力产生不同的电响应

纳米技术

2024-02-20

目前越来越多的研究者认为大脑是一个对机械作用非常敏感的器官（mechanosensitive organ），因此人们希望通过机械刺激方式研究大脑，并且记录神经元网络神经元的电生理反应。

有鉴于此，苏黎世联邦理工学院Daniel J. Müller、Andreas Hierlemann等将原子力显微镜、高密度的微电极阵列和荧光显微镜进行结合监测神经元网络，灵敏度达到皮牛顿(pF)，能够实现纳米精确度进行机械表征、对单个神经元机械刺激，使用亚细胞的空间分辨率和毫秒时间分辨率监测神经元的电生理活动。

本文要点

（1）

研究发现机械力和神经元的电生理活动之间不存在相关性。此外，研究发现自发神经元对细胞的静态机械压缩表现出优异的弹性。

虽然机械力和神经元的电生理活动之间不存在相关性，但是非常快速的瞬态（～500 ms）机械刺激能够导致神经元胞体产生运动电位，这与神经元的膜和肌动蛋白细胞骨架的锚定情况有关。神经元对缓慢的机械刺激（60 s）的响应更差。短暂且重复的相同机械作用能够调节神经元的放电速率。

（2）

神经元网络可以区分机械刺激的特定特征并对其做出反应。开发的多参数工具为探索神经元系统的多种纳米机械生物学反应和机械控制的新方法打开了大门。

参考文献

Kasuba, K.C., Buccino, A.P., Bartram, J. et al. Mechanical stimulation and electrophysiological monitoring at subcellular resolution reveals differential mechanosensation of neurons within networks. Nat. Nanotechnol. (2024)

DOI: 10.1038/s41565-024-01609-1

https://www.nature.com/articles/s41565-024-01609-1