在人源神经模型中记录药理作用与逆转
2025 年 10 月 22 日，NAM journal 发表 FDA 团队的一项人源神经网络研究。团队使用人诱导多能干细胞（human induced pluripotent stem cell，hiPSC）来源的神经元与星形胶质细胞，结合多电极阵列（multielectrode array，MEA），直接记录阿片受体激动与拮抗后的电活动。
研究选择 μ 阿片受体激动剂 DAMGO 和拮抗剂纳洛酮（naloxone）。DAMGO 是研究用药理工具；团队先观察其对网络的作用，再检查加入纳洛酮后相关参数能否逆转。
同一供者的神经元与星形胶质细胞网络
模型包含兴奋性谷氨酸能神经元、抑制性 GABA 能神经元及星形胶质细胞。神经元和胶质细胞来自同一健康供者的 hiPSC 背景。作者选择这种共同来源的细胞组合，使支持性细胞与神经元一同参与网络形成。
网络在培养过程中逐渐形成可测量的自发电活动。团队先表征基线，再评价药物作用。检测对象是单一供者细胞形成的培养孔内神经网络。
区分放电、局部爆发和全网络爆发
MEA 电极记录神经元放电。短时间内集中的放电可构成单电极的局部爆发，多电极之间共同发生的活动则可识别为网络爆发。团队分别分析放电数量、平均放电频率、局部爆发和全网络爆发，还用相关性指标观察同步程度。
DAMGO 增强部分活动，纳洛酮逆转相关变化
在所测条件下，DAMGO 使放电数量、平均放电频率和部分单电极爆发指标增加。全网络爆发数量在总体上呈下降趋势，但这一总体变化没有达到统计显著。
在网络爆发内部，DAMGO 还增加每次爆发包含的放电数量、缩短放电间隔，并改变放电的时间分布。同步性指标也升高。因此，局部活动增强可以与全网络爆发次数减少同时出现，反映不同层次的活动组织变化。
加入纳洛酮后，多个被 DAMGO 改变的电生理参数向对照状态恢复。主要对照条件下，纳洛酮单独作用引起的部分变化较小，未达到显著水平。
多项指标刻画网络活动变化
在基线及溶剂对照条件下，放电数量、局部爆发与网络爆发之间存在正相关：局部活动较多的网络，通常也具有较多全网络爆发。DAMGO 处理后，放电与局部爆发之间仍保持正相关，但这 2 类局部活动与全网络爆发的联系转为负相关。
研究另用主成分分析整合多个 MEA 指标。DAMGO 处理与溶剂对照在整体特征上分离；加入纳洛酮后的样本则与对照聚在一起。对这一分离贡献较大的指标包括放电数量、频率、局部爆发比例以及网络爆发内的放电分布和同步性。
相同细胞来源的网络也可能呈现不同反应
团队进一步将培养孔按 DAMGO 引起的网络爆发增减分组。增加组和减少组都表现出放电与局部爆发增加，但全网络爆发方向相反。
比较基线发现，随后出现网络爆发减少的组，原有网络爆发数量更高。回归分析也显示，基线网络爆发越多，DAMGO 后的变化越倾向于减少。作者另按基线高低分组进行检查，发现类似方向的变化；其中高活动组的减少未达到统计学显著性。在研究记录时段内，随后出现减少的组平均基线网络爆发数为 42.5 次，增加组为 21.07 次。
总体平均值与培养孔分布提供不同信息
作者汇总全部所测 DAMGO 浓度的培养孔，发现 68% 的孔出现网络爆发减少，32% 出现增加。相同细胞来源形成的网络，在药物作用后可呈现方向不同的反应。
后续将扩展药物种类与观察时间
文章主要涉及单一健康供者、急性药物作用和有限的激动剂—拮抗剂组合。作者计划扩展其他阿片类物质与逆转药物，并进一步比较指标和时间变化。
该研究的逆转实验主要采用单一纳洛酮浓度，尚未系统比较不同浓度的拮抗效应；药物洗脱后的自然恢复过程也未测试。作者提出增加急性与长期观察时间点，并检查培养孔中的实际药物暴露，以改善不同实验之间的比较。