神经发育的研究一直是神经科学中的一个重要课题,目前在细胞层次的发育研究成为一个热点,主要是利用膜片钳、免疫组化、荧光成像等方法研究不同因子对发育过程中神经元形态和功能的影响。由于无损得长期记录神经元电生理活动比较困难,目前对于神经元电生理发育过程研究较少。本文利用多电极阵列系统,结合光学成像方法,实现了培养神经元网络发育过程中形态学以及电生理实时无损检测。主要研究结果如下:在实验室已有的基础上摸索、改进了神经元培养条件,获得了较为稳定的神经元培养方法,研究了神经元网络的形态学发育变化。结果表明,体外培养神经元网络的建立与神经元的组织来源、培养用液的配置和保存等细节问题关系密切;在培养过程中存在神经元的迁移和消亡。利用MEA系统在无损的情况下连续记录网络的自发放电,从而研究了网络的电生理发育过程。结果表明,体外培养的神经元网络放电具有多样性;发育过程中网络放电的频率、幅度和锋电位时间间隔(ISI)在第二周到第三周有较大的变化,第三周到第四周相对平稳,放电频率和幅度第四周以后逐渐降低。说明体外培养的神经元网络在第三周发育成熟,且比较稳定,四周以后逐渐消亡。利用钙波实验、FM1-43染色实验也验证了培养三周的网络已经发育成熟,通过学习模式的实验验证了该阶段网络功能的可塑性。通过MEA系统自带温控仪调节网络的温度,研究了温度对长时间培养的神经元网络电生理活动的影响,并探讨了温度敏感性在不同发育时期的变化。结果表明,温度升高过程中网络放电频率、放电幅度呈增大趋势,时间间隔较大的锋电位的数目变化相对较小;随培养时间延长,放电频率、放电幅度和锋电位时间间隔随温度变化的趋势未变,但是变化的一致性降低。结果表明,海马神经元网络可以在体外长时间培养,培养后期其电生理活动逐渐减弱,温度敏感性降低;在其发育成熟阶段中具有丰富的网络连接和功能可塑性。