基于微电极阵列的嗅球细胞网络传感器的研究

陈庆梅 肖丽丹 李 蓉 张 威 刘清君 王 平*

1(浙江大学 生物传感器国家专业实验室、生物医学工程教育部重点实验室 生物医学工程系，杭州 310027)

2(江西中医学院 医疗电子学科组，南昌 330006)

引言

嗅觉引导着动物及人类的许多有意义的行为，比如对事物进行识别和分类[1]、促使记忆存储和恢复[2-3]以及影响两性的[4]、父母的[5]及社会的[6]关系等。在哺乳动物嗅觉系统中，嗅球(olfactory bulb，OB)是嗅觉通路的第一中转站，负责嗅觉信息的处理并将信息从感觉器官传递至中枢靶系统[7-9]。哺乳动物的嗅球呈片状结构，其水平切片具有清晰的层次结构。嗅球内含多种类型的细胞，如僧帽细胞(mitral cells，MCs)、丛状细胞(tufted cells，TCs)、颗粒细胞(granule cells，GCs)、球周细胞(periglomular cells，PGs)等[7，10-12]。不同的嗅球神经元表现出不同的生理功能[7，12]。僧帽细胞和丛状细胞通过突触小球内的突触传递获得来自嗅觉受体神经元(olfactory receptor neuron，ORN)的信息[10]，并作为输出单元将处理后的信号传递到更高级的中枢[13-15]。而颗粒细胞和球周细胞属于中间神经元，在嗅觉信息处理中具有重要作用[15-17]。因此考察嗅球神经元不同的电生理特性，对开展嗅觉信息在嗅球内处理和传递的研究具有重要的意义。

为了便于镜下观察，基于细胞培养的嗅球神经元是主要的实验对象之一。目前对离体嗅球神经元的电信号检测主要是膜片钳记录技术。随着微电子机械加工技术(MEMS)的发展，微电极阵列(microelectrode array，MEA)、光寻址电位传感器(light addressable potentiometric sensor，LAPS)和 场效应晶体管(field effect transistor，FET)等微传感技术在生物信号检测中得到迅速发展和广泛应用。Liu等[18]曾经将嗅球神经元培养在 LAPS芯片上观察气味对僧帽细胞有无响应，作为研究嗅觉受体神经元对气味响应的实验对照。……