Fig1A: 前脑组装体类器官生成示意图。上下分别为背侧和腹侧前脑类器官。

 

研究团队采用定向分化策略，分别诱导人多能干细胞（iPSC）生成背侧前脑（dFB） 与腹侧前脑（vFB） 类器官，并于第30天将二者共培养进行融合。在共培养至第120天时，融合体中稳定产生LHX6⁺PVALB⁺ 双阳性成熟中间神经元，远快于传统类器官模型构建方案（≥6个月）。单细胞测序及其他实验结果证实，其分子谱与人类胚胎、胎儿及成体大脑皮层 PVALB⁺ 中间神经元的高度一致。

 

 

Fig3. MEA检测前脑组装体的电生理特征。

 

为验证体外培养的前脑组装体的功能成熟性，研究团队将其置于48孔MEA板中，使用Maestro Pro(Axion BioSystems)进行胞外电信号记录，同步监测神经元放电、簇发放电、网络同步性与局部场电位（LFP）。结果显示，该组装体表现出复杂、随机、非同步化的自发电活动(Fig 3I)，放电频率稳定，网络活动呈现健康皮层典型的 “去同步化稳态”。当施加 GABA 受体拮抗剂（gabazine）后，网络立即转为高度同步、节律性的簇发放电，总放电数量显著上升，0.2–0.7 Hz 频段功率大幅增强(Fig 3I-K)。这种放电模式的转变说明PVALB⁺中间神经元已成功融入神经网络，并通过发挥抑制作用调控网络活动，维持网络稳态、避免神经元过度兴奋。这一结果为后续的疾病表型提供了对照基准。

 ③ 解析三种精神分裂症高风险变异对神经网络的影响

E1–E3:与A图数据形式一致，数据为dFB/vFB 22q11组装体(n = 23， 2次独立分化)。

MEA结果显示，与对照组相比，疾病组装体的平均放电率无统计学差异(Fig 7F左上），但其网络同步性、簇发放电模式与振荡功率均出现特异性损伤。缺乏中间神经元的dFB-only组装体呈现出过度同步化活动（Fig B1），其γ振荡几乎完全消失（Fig 7G右）。在各疾病组中，放电的同步性（以归一化互相关面积衡量）介于dFB/vFB对照组与无vFB对照组（即dFB-only）之间。其中，22q11.2缺失组装体的归一化互相关面积显著增加（Fig 7F右下），网络同步性上升最为显著，表明其神经网络向“过度同步”偏移（Fig A1&E1）；同时，其α频段（6–13 Hz）的局部场电位功率也显著升高（Fig 7G左），提示抑制性控制不足。相比之下，15q13.3与2q34缺失的组装体则主要表现为γ波段功率显著下降（Fig 7G右），这与精神分裂症患者中观察到的γ振荡缺陷高度一致。上述结果表明，该组装体模型能够稳定复现精神分裂症相关的电生理表型，为后续开展药物筛选、基因修复策略验证以及其他与中间神经元发育障碍相关的神经疾病研究，提供了可靠的体外人源化模型。

MEA实验流程