長期的太空任務會產生多種風險因素，這些因素會顯著影響宇航員的大腦結構和功能，其潛在長期影響仍在研究中。另外，從經驗上已經認識到，老年患者在臥床后癡呆癥可能會加速。如果臥床患者的骨骼松弛部分類似于太空中的微重力效應，那么神經退行性疾病在太空中加速的可能性就非常大。因此，研究神經元細胞在微重力環境中的行為，是理解微重力對大腦功能影響的關鍵一步。
據麥姆斯咨詢介紹，德克薩斯大學和俄勒岡州立大學的研究人員近期在npj Microgravity期刊上發表了一篇題為“Adoption of microfluidic MEA technology for electrophysiology of 3D neuronal networks exposed to suborbital conditions”的研究成果。該研究詳細介紹了用于在亞軌道飛行期間進行3D神經元電生理（EPHYS）感測的微流控生物器件的準備和驗證。
微流控器件設計的迭代
首先，研究人員使用微電極陣列（MEA）收集EPHYS數據測試了該器件的功能，測試對象為大鼠海馬神經元。隨后，該系統被應用于人類谷氨酸能（Glu）神經元，用于亞軌道飛行前的八天。活死試驗證實了細胞活力，該系統被集成到CubeLab中以維持受控環境。兩個生物樣本與兩個對照樣本一起被運上太空，以對EPHYS系統進行驗證。結果表明，暴露于微重力下的人類Glu神經元在保留神經元分化標志物表達的同時，其囊泡型谷氨酸轉運蛋白（VGLUTs）的表達發生了變化。
數據采集系統
人類谷氨酸能（Glu）神經元的電生理學分析
總結來說，這項研究的價值在于解決開發適用于太空應用的3D神經元電生理傳感微流控器件的迫切需求。此外，該研究提供了一種截然不同的方法，可以顯著提升或實現新的載人探索任務。該平臺在理解長期太空旅行對中樞神經系統神經元的影響方面尤其有幫助，特別是考慮到微重力、宇宙輻射等壓力因素。
利用先進的微流控組織芯片技術，集成3D微電極陣列進行電生理研究，旨在開發一種用于持續和實時監測電活性神經元的平臺，進而深入了解它們在太空飛行極端環境中的行為。亞軌道飛行研究的結果驗證了該微流控生物器件的功能性，并為在地球上研究神經系統疾病提供了一個有前景的平臺。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41526-025-00476-x
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