HD-MEA：监测不同致痫药物诱发的癫痫样活动
Sessolo M, Ugolini A, Maccione A (3Brain), et al. | Evotec / 3Brain Poster | Conference Abstract
标签: #癫痫模型 #致痫药物 #HD-MEA #3Brain #网络传播 #脑片记录
一、做什么 🔬
癫痫是一种以反复发作的神经元异常放电为特征的神经系统疾病。在体外研究中，通常使用化学致痫剂（Chemoconvulsants）在脑片上诱发“癫痫样活动”（Seizure-like activity），以研究其机制或筛选抗癫痫药物。
本研究由 Evotec（3Brain 母公司） 团队利用 3Brain 高密度多电极阵列（HD-MEA，4096 电极），在小鼠海马 - 皮层脑片上系统比较了三种不同机制致痫药物诱发的癫痫样活动模式。
| 核心技术 | 说明 | 用途 |
|---|---|---|
| HD-MEA (Biochip 4096E) | 64×64 电极阵列，间距 42 μm | 高时空分辨率记录全脑片的电活动，追踪癫痫波的传播路径 |
| 海马 - 皮层脑片 | 小鼠离体脑片 | 保留完整的神经网络连接，模拟体内环境 |
| 化学致痫剂 | 海人酸 (KA)、ATPA、4-氨基吡啶 (4-AP) | 诱导不同类型的癫痫样放电，建立体外癫痫模型 |
二、发现什么 📊
不同药物诱发不同的网络同步模式
图1：MEA 记录的 Raster plot 显示了不同药物（KA, ATPA, 4-AP）处理后，脑片网络从正常活动转变为高频、同步的爆发活动（Seizure-like activity）。
| 维度 | 说明 |
|---|---|
| 做了什么 | 在海马 - 皮层脑片上分别应用海人酸（KA，10 μM）、ATPA（10 μM，GluK1 激动剂）和 4-AP（100 μM，钾通道阻断剂），利用 HD-MEA 记录长时程电生理变化。 |
| 发现什么 | 4-AP 诱导了最强、最持续的癫痫样高频爆发；KA 主要激活皮层区域，但在海马区的诱发效果较弱；ATPA 也诱发了明显的同步放电，但其爆发频率和持续时间与 KA 不同。 |
| 说明什么 | 不同的受体靶点（谷氨酸受体 vs 钾通道）会导致截然不同的网络动力学改变。HD-MEA 能够同时记录多个脑区的反应，揭示药物作用的区域特异性。 |
HD-MEA 揭示癫痫波的传播路径
图2：利用 4096 电极记录的“传播热图”（Propagation Map），展示了一次癫痫样爆发如何从起始点（Initiation Site）向整个脑片扩散。
| 维度 | 说明 |
|---|---|
| 做了什么 | 利用 HD-MEA 的高密度数据，计算每次爆发的起始时间（Time to Peak）并生成热图，可视化电信号在组织上的传播过程。 |
| 发现什么 | 癫痫样活动通常起源于脑片中的特定“热点”（通常是皮层或 CA3 区），然后以波浪形式传播到整个网络；HD-MEA 能够精确捕捉到这种毫秒级的传播过程，这是传统低密度 MEA 无法做到的。 |
| 说明什么 | 癫痫不仅仅是“全网络同步乱放电”，它具有明确的传播路径和起始点。定位这些起始点对于理解癫痫机制和寻找手术切除靶点至关重要。 |
药物筛选应用：MEA 作为高通量工具
图3：在致痫后加入抗癫痫药物（如钠通道阻断剂），MEA 记录显示异常放电被显著抑制，证明该模型可用于药物筛选。
| 维度 | 说明 |
|---|---|
| 做了什么 | 在 4-AP 诱导的癫痫模型上，进一步施加已知抗癫痫药物（如苯妥英钠或类似物），观察其是否能逆转高频爆发。 |
| 发现什么 | 抗癫痫药物能够显著降低网络爆发频率（MBR）和同步性，恢复网络至接近正常的基线水平。 |
| 说明什么 | HD-MEA 平台是验证抗癫痫药效的理想工具。它不仅能告诉你“药有没有效”，还能告诉你“药是如何改变网络传播模式的”。 |
三、说明什么 💡
科学意义
| 发现 | 意义 |
|---|---|
| 区域特异性致痫反应 | 证实了皮层和海马对不同致痫剂的敏感性不同，有助于构建更精准的疾病模型 |
| 癫痫波的动态传播 | 揭示了癫痫发作是一个动态的传播过程，而非瞬间的全局事件 |
| HD-MEA 的高分辨率价值 | 只有 4096 电极才能清晰描绘这种微观传播路径 |
与我们产品的关联（重点）
| 产品 | 关联度 | 应用场景 |
|---|---|---|
| 3Brain HD-MEA (4096) | ⭐⭐⭐⭐⭐ | 本文直接展示了 HD-MEA 在癫痫研究中的核心优势。对于做癫痫、脑片电生理、药物筛选的客户，这篇海报是最好的案例，证明我们的产品能记录到传统设备看不到的“传播路径”。 |
| 3Brain USB-MEA | ⭐⭐⭐ | 适用于常规脑片记录，但无法提供如此精细的传播热图。 |
技术优势与局限
| 优势 | 局限 |
|---|---|
| 保留完整的脑环路连接 | 脑片存活时间有限，不适合长时程（数周）研究 |
| 全视野记录，无遗漏 | 需要熟练的脑片制备技术 |
| 直接对比多种药物机制 | 缺乏体内行为的关联性 |
原文下载
📄 Evotec_3Brain_Poster_Seizure_HD_MEA.pdf
参考文献
- Sessolo M, et al. High Density Multi Electrode Array: a new tool to monitor seizure-like activity. Evotec / 3Brain Poster.
- Maccione A, et al. High-resolution mapping of seizure-like activity in brain slices. Front Neurosci. 2020.
转发语：3Brain HD-MEA 助力癫痫机制研究！利用 4096 电极高密度阵列，精准捕捉不同致痫药物（KA, 4-AP 等）诱导的“癫痫波”在脑片上的传播路径。相比传统 MEA，HD-MEA 不仅看到“放电”，更看到“传播”，是癫痫药筛和机制研究的新一代利器！
联系人：李东伟
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