研究人员开发出一种名为“BioConNet”的生物工程神经元“电路板”平台，可在实验室条件下人工构建大规模、类人脑的神经连接，并可按需设计不同电路结构。该平台为完全可编程的开源系统，既支持生成大规模神经电路，也可用于聚焦神经元之间的单一连接。

研究团队表示，这一平台在工程化类人神经电路方面实现了关键进展，相较以往系统可实现更高层次的连接复杂度，并在培养过程中为研究人员提供更强的神经连接控制能力。相关研究发表于期刊《Advanced Healthcare Materials》。

英国国王学院痴呆症研究所（UK DRI）神经组织工程讲师兼小组负责人、Crick研究所高级小组负责人Andrea Serio在论文中表示，通过结合工程学与神经生物学以及干细胞培养技术，研究人员能够在实验室中构建人类特异性、具功能性的大规模复杂神经电路，并可根据具体实验与特定疾病需求进行定制。他称，这有助于理解神经退行性疾病中细胞死亡的机制，并用于测试潜在疗法。

微流控与3D打印模具引导神经网络形成

据介绍，精神病学、心理学与神经科学研究所的研究人员将微流控技术与3D打印模具结合，利用生物相容性聚合物铸造成特定结构，以引导发育中的神经元迁移至指定位置并形成网络。

论文第一作者Pacharaporn Suklai表示，BioConNet与其他平台的差异之一在于其为开放系统，顶部不存在通道或物理障碍来限制或固定神经元；研究人员通过聚合物装置将神经元引导至特定位置，使其在既定空间内自我组织。

该聚合物装置呈漏斗状，用于引导神经元，并设置微槽以帮助固定神经元位置。待神经元发育完成后，研究人员移除模具，以评估所形成生物结构的稳定性。研究团队称，电路能否稳定生长取决于精确条件设置；他们测试了不同的模具保留时长后再移除，并指出只有在细胞数量与时间点匹配时，才能维持为单一稳定的电路单元，否则神经元可能形成多个分离簇，连接难以持续。

引入胶质细胞以接近皮层组织特征

研究人员希望构建类似人类大脑皮层的电路。论文指出，要使工程化神经网络具备人类皮层电路的特征，需要满足特定条件，其中装置的大小、形状以及细胞数量是关键因素。

研究团队同时强调，皮层并非仅由神经元构成：在人类大脑皮层中，支持细胞（胶质细胞）的数量约为神经元的十倍，胶质细胞参与构建组织结构并为神经网络提供支架。为提升工程神经网络的支持性与稳定性，研究人员在培养皿中加入胶质细胞。结果显示，加入胶质细胞后，形成的结构更接近真实脑组织，并可减少神经元从培养皿脱落；同时，胶质细胞也会改变其所支持神经网络的电学特性。

作为疾病相关基因研究与分析平台

研究团队称，BioConNet便于进行基因编程与分析，可用于研究疾病相关基因对神经电路的影响。论文指出，神经电路决定大脑如何处理信息，理解基因如何影响电路功能有助于加深对脑部疾病的认识，并为治疗靶点开发提供依据。

研究人员表示，后续工作将聚焦神经退行性疾病相关基因对电路的影响，包括额颞叶痴呆和肌萎缩侧索硬化症。

设计与流程开源发布

研究团队还将该技术的设计蓝图向其他研究人员及公众开放。相关流程已在线发表于《PLOS biology》，并在GitHub公开，供外界查看工程方法并据此构建类似网络。Serio表示，团队希望平台产生更大影响，因此以开源形式提供材料与设计，以确保可复现性。