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脑科学研究一直是科学界最难攻克的堡垒之一，目前为止还不明确任何大脑机制的工作原理。而神经元是大脑的基本组成单位，神经元网络的信息感知、处理、传递机制是大脑高级活动的基础。因此，对大脑功能机制研究的一个有效途径在于对神经元集群间的信号传递特性和对外界刺激的响应特性进行研究。本论文通过在微电极阵列上培养类神经细胞—PC12细胞，对PC12细胞集群的信号传递特性和温度、酒精作用时的响应特性进行了初步研究。并且采用本课题组自主提出的专利方法—变浓度药物作用下神经细胞放电性能的检测方法，根据电信号激励阈值变化曲线定量地研究了温度和酒精刺激对PC12细胞电兴奋性的影响，为今后海马神经元放电特性的研究打下了良好的基础。 本论文首先在商用玻璃基MEA上进行了PC12细胞单路电激励和多路电信号探测实验。通过采用阈值以上激励幅值的双向非对称电压脉冲对MEA激励电极上的PC12细胞进行电刺激，观察并记录所有探测电极上的细胞响应信号，进一步分析探测电极上细胞之间的信号传递特性:信号传递过程中幅值变化、信号传递方向、信号传递速率，并与课题组之前在硅基MEA上的结果进行比较。结果发现，在玻璃基MEA上记录的PC12细胞响应信号在传递过程中保持恒定的振幅，不随着传播距离的增大而减小，与硅基MEA上的幅值特性相同。进一步分析信号在细胞间的传递方向发现，细胞响应信号从离激励电极较近的探测电极上传向较远的探测电极，与硅基MEA上传递方向相同。随后又根据探测电极间的物理距离和细胞信号的过零点时间延迟大致估算了细胞信号的传递速率，结果显示与硅基MEA上的存在一定差距，这可能与选择的传递路径有关。 然后，本论文研究了硅基MEA上PC12细胞在不同温度条件下的电信号刺激与响应。在33℃～42℃温度范围内对硅基MEA上PC12细胞进行了电信号激励与探测实验，获得了各个温度条件下的PC12细胞的电信号激励阈值。结果发现，在33℃～37℃范围内PC12细胞的电信号激励阈值随着温度的降低而升高，从35mV逐渐增加到120mV，在33℃时，PC12细胞对电信号激励不再响应;在37～42℃范围内，PC12细胞的电信号激励阈值先是在37.5℃时突然从35mV降低为8mV，并在37.5～41℃范围内电信号激励阈值维持在8～10mV左右，当温度升高到41.5℃和42℃时，PC12细胞对电信号激励不再响应。结果表明，PC12细胞的电兴奋性具有温度敏感性。在33～37℃范围内，PC12细胞的电兴奋性随着温度降低而降低，当温度降低到33℃时PC12细胞丧失电兴奋性;在37℃～42℃范围内PC12细胞的电兴奋性随着温度的升高而升高，当温度升高到41.5℃时PC12细胞丧失电兴奋性。 随后，本论文又研究了硅基MEA上PC12细胞在不同浓度酒精急性作用下的电信号刺激与响应。在0～90mmol/L浓度酒精对PC12细胞急性作用的同时，采用双向非对称电压脉冲对PC12细胞进行电信号激励，探测各个浓度酒精急性作用下的PC12细胞电信号激励阈值。结果显示，在0～90mmol/L浓度酒精的急性作用下，PC12细胞的电信号激励阈值逐渐增大，基本呈线性趋势，在90mmol/L浓度酒精的作用下，PC12细胞对电信号激励不再产生响应。以上结果表明，酒精对PC12细胞的电兴奋性具有浓度依赖性抑制作用。随着酒精浓度的增大PC12细胞的电兴奋性逐渐降低，到90mmol/L浓度酒精作用时，PC12电兴奋性丧失。这与皮层神经元网络电活动在酒精急性作用后的变化相一致，同时也说明采用电信号激励阈值来衡量神经细胞放电性能的方法是一种简单、快捷并且有效的方法。 最后，本论文进行了PC12细胞在不同浓度酒精急性作用后的高内涵细胞组学分析实验。为了研究PC12细胞在不同浓度酒精急性作用后在细胞水平上发生的变化，我们首先利用PI染料对0～200mmol/L浓度酒精急性作用后的PC12细胞进行染色，以标记酒精急性作用后的死亡细胞，并采用高内涵细胞组学分析方法分析了PC12细胞的死亡率。结果显示，0～200mmol/L浓度酒精急性作用1小时后，PC12细胞无死亡现象。随后我们利用TRITIC标记的鬼笔环肽染料对0～200mmol/L浓度酒精急性作用后的PC12细胞进行细胞骨架染色，并采用高内涵细胞组学分析方法分析了PC12细胞突起长度的变化。结果显示，有酒精作用和无酒精作用的PC12细胞单个细胞突起总长度具有明显差异，表现为酒精作用后的突起长度变短，并且缩短的程度随着酒精浓度的增加而增加。将PC12细胞的高内涵细胞组学分析结果与PC12细胞的电信号激励阈值结果联合起来分析发现，PC12细胞的突起长度随酒精浓度的变化规律与电信号激励阈值随酒精浓度的变化规律相一致。进一步分析发现，这可能与突起长度改变影响PC12细胞上钠离子通道密集带的长度与位置有关，由于钠离子通道密集带对神经细胞的电兴奋性具有调节作用，所以酒精急性作用后PC12细胞上“钠带”的变化可能是导致电兴奋性变化的根本原因。