Functional Phenotyping
Every Cell has a Story to Tell.
Let’s Discover Yours
功能表型是对细胞活性，尤其是电生理功能的定量评估，用于表征形态学或分子和遗传特性之外的细胞行为。
在神经科学和干细胞生物学中，它涉及捕捉神经元功能的动态，包括神经元如何产生和传播动作电位、形成突触连接以及随着时间的推移参与协调的网络活动。
通过测量单细胞和网络层面的自发和诱发活动，功能表型为神经元成熟、连通性和生理相关性提供了重要的见解。这些动态功能读数补充了成像和转录组学分析，提供了对神经元身份和行为的更全面的理解。
MaxWell Biosystems 的 HD-MEA 平台提供了一种强大的功能表型方法，可捕获除基本射速之外的丰富多维数据。通过超高分辨率、无标签地记录从亚细胞事件到大规模网络的神经元活动，我们的 HD-MEA 使科学家能够揭示其生物学模型中编码的全部故事。
实现高度可重复的网络读数
网络爆发活动提供了对神经元成熟和连接的见解。跨油井、批次和时间点的可重复性使研究人员相信，他们的观察反映的是真实的生物学，而不是技术噪音或因每口油井覆盖范围有限而造成的变异。
详细追踪轴突以获得更深入的见解
不同的细胞类型和成熟阶段表现出不同的轴突形态和传导速度。详细的轴突跟踪丰富了细胞分类，使研究人员能够评估神经元通信的效率和精确度。
尽早发现微妙的信号
早期神经元培养和类器官等三维模型可能表现出微弱而稀疏的信号。检测这些微妙的事件是追踪兴奋性、连通性和功能成熟度的关键。对低振幅活动的可靠检测还支持对功能变化进行全面的纵向跟踪。
放心地扩大规模
对于具有不同细胞系和模型的大规模研究，自动化可确保跨井和时间点一致的数据采集、处理和分析。我们支持自动化的 HD-MEA 可简化工作流程，加快数据周转，并使科学家能够快速评估和解释表型。
Case studies
HIPSC 衍生神经元细胞系的电生理学分析
该研究使用HD-MEA技术来描述人类iPSC衍生的运动和多巴胺能神经元（iCell® dopaneurons、iCell® 运动神经元、iCell® 星形胶质细胞、富士胶片细胞动力学国际，美国麦迪逊）的功能发育。录音记录了自发射击和网络活动在多个时间点的成熟过程。网络活动记录显示每种神经元培养物都有不同的振荡模式，表明即使在早期发育阶段，不同细胞系也具有高度敏感的功能表型。在 Ronchi 等人中阅读更多内容。， Adv.Biol。，2021。
人类 iPSC 衍生神经元的电生理表型分析
上衣： 分别在 DIV 7、14、21 处运动神经元（左）和多巴胺能神经元（右）发射速率的二维空间分布图。
底部： 分别在 DIV 7、14、21 处运动神经元（左）和多巴胺能神经元（右）的网络活动，以种群峰值时间直方图表示。
数据改编自朗奇等人，《高级生物学》，2021年。
神经元培养中的轴突追踪和成熟
这项研究揭示了NeuCyte SynFire INs（谷氨酸和GABAergic神经元）共培养中轴突的功能发育，捕捉了神经元网络在不同成熟阶段的生长和不断增加的复杂性。高分辨率的活动扫描和轴突发育轨迹显示了错综复杂的神经元树化以及动作电位传导速度的逐渐增加。这些分析使研究人员能够区分细胞类型并监测从网络层面到亚细胞分辨率的功能互连。通过捕捉这些微妙而关键的变化，我们的平台为神经元通信和成熟提供了独特的见解，这对于高级细胞分类和功能表型至关重要。
NeuCyte SynFire iN Co-Cultures 中的功能成熟和轴突发育
上衣： ActivityScan Assay 射速热图（A）和网络分析栅格图（D）追踪在 DIV 14、28 和 42 的 SynFire iN 共培养物中自发同步网络活动的发展。纵向量化平均射速 (B)、活性电极百分比 (C)、网络爆发率 (E) 和脉冲内峰值 (F)。
底部： 轴突跟踪测绘了整个井（A、C）和代表性神经元及其轴突分支（B、D）在 DIV 14 和 35 处的轴突分支（B、D）。量化显示轴突分支的功能成熟，包括起始部位的尖峰振幅（E）、轴突长度（F）和纵向传导速度（G）。数据表示均值的平均值±标准误差。
数据改编自与美国NeuCyte, Inc. 合作编写的《应用手册》。
人类 iPSC 衍生神经元的可重复和可扩展功能分析
这项研究说明了在MaxTwo Multi-Well HD-MEA系统上培养的Quick-Neuron™ 人类兴奋性iPSC衍生神经元的高度可重复的功能特征。独立油井之间持续的纵向记录显示了自发射击活动、网络爆发和轴向轨迹的可靠测量结果。通过捕获跨重复和时间点的可靠表型指标，我们的平台使科学家能够自信地识别真正的生物学机制，而不是技术噪音，同时支持对各种神经元体外模型进行可扩展的研究。
Elixirgen Scientific 的 Quick-Neuron™ Excitatory（人类 iPSC 衍生神经元）的网络动力学和轴突特性
上衣： ActivityScan Assay 射频热图 (A)、网络分析栅格图 (B) 和网络活动 (C) 配置文件捕获了人类 iPSC 衍生的兴奋性神经元随时间推移而增加的自发活动和网络同步性。
中心： 纵向量化两口井中活性电极百分比 (A)、每分钟网络爆发 (B)、每次爆发峰值 (C) 和爆发峰值射速 (D)。
底部: 轴突跟踪分析图可视化 DIV 63 和 83 处的动作电位振幅和轴突分支（左）。在独立井上测得的平均轴心长度和传导速度的时间过程（右）。
数据改编自与 Elixirgen Scientific 合作编写的《应用手册》。
Selected Resources
Relevant
Applications
Relevant Biological Models
Prof. Yoshiho Ikeuchi
“今天，我们的MaxOne系统在我们的工作中起着核心作用。实际上，它已成为我们研究的决定性要素。它使我们能够直接在阵列表面上生长类器官衍生的神经网络，并长期记录它们的活动。这使我们能够在一个单一的集成系统中观察时间空间动态、相关性和顺序活动模式。鉴于我们正在研究的网络的复杂性，该技术也易于使用这一事实使其更具价值。”
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Dr. Tetsuya Tanaka
“我们最近使用MaxTwo的数据表明，我们的混合神经元是神经元亚型的混合群体，在与人类原发星形胶质细胞共同培养时，会在两周内发射同步爆发，详见我们的MaxTwo应用协议。”
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Dr. Rouhollah Habibey
“我们使用活动扫描和网络分析来跟踪不断增长的人类 iPSC 衍生神经元网络的活动图随时间推移而发生的动态变化。我们发现活动图像的这些变化与不断增长的网络形态的动态非常吻合。”
