中大新聞網(wǎng)訊（通訊員徐炳哲）2026 年 1 月 7 日，中山大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院徐炳哲副教授團隊在《自然?通訊》發(fā)表研究，其開發(fā)的集成微流控與多通道電極陣列的實時電生理監(jiān)測系統(tǒng)，結(jié)合 LSTM 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，首次實現(xiàn)對膠質(zhì)瘤與神經(jīng)元電信號交互的高分辨率動態(tài)解析與干預(yù)；。
研究團隊搭建了一套微流控-電極陣列芯片系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在神經(jīng)元與膠質(zhì)瘤細胞長達7天的共培養(yǎng)周期內(nèi)，同步采集兩類細胞的電生理活動數(shù)據(jù)，并實時追蹤腫瘤細胞的侵襲路徑?；诳臻g編碼的信號指紋識別技術(shù)，該系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)區(qū)分侵襲前沿、細胞混合區(qū)等不同區(qū)域的電信號特征模式；再結(jié)合 LSTM 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對動態(tài)信號進行解碼，平臺可高效識別與腫瘤侵襲行為相關(guān)的特異性神經(jīng)電活動，并完成信號類別的自動化分類。為探究神經(jīng)電活動對膠質(zhì)瘤侵襲的直接作用機制，研究人員開展了無神經(jīng)元共培養(yǎng)的對照實驗，直接采用活躍神經(jīng)元的自發(fā)電信號刺激膠質(zhì)瘤細胞。實驗結(jié)果顯示，這類信號雖能觸發(fā)腫瘤細胞的鈣瞬變反應(yīng)，并輕微提升其遷移能力，但促侵襲效應(yīng)遠低于神經(jīng)-腫瘤共培養(yǎng)體系下觀察到的“超侵襲”現(xiàn)象，這說明單純的神經(jīng)電活動并不足以介導(dǎo)膠質(zhì)瘤的高強度侵襲行為。
進一步研究證實，在共培養(yǎng)體系中，膠質(zhì)瘤細胞并非被動響應(yīng)神經(jīng)電信號，而是主動“劫持”并重塑了周圍神經(jīng)的電活動：被改造后的神經(jīng)電信號在頻率、波形及上升/衰減時間等關(guān)鍵參數(shù)上均出現(xiàn)顯著變化，其中γ波（30–100 Hz）與 θ波（4–8 Hz）的活動強度尤為突出。更關(guān)鍵的是，將這種“被劫持”的電信號模式單獨作用于膠質(zhì)瘤細胞時，即便脫離神經(jīng)元共培養(yǎng)環(huán)境，也能誘導(dǎo)出與共培養(yǎng)狀態(tài)相似的超侵襲效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)證實，膠質(zhì)瘤細胞可通過改寫神經(jīng)電信號的編碼模式，自主構(gòu)建利于自身侵襲擴散的電生理微環(huán)境。該研究構(gòu)建的平臺解決了腫瘤電生理研究中信號來源模糊、相互作用難以實時解析的難題，為在時間和空間尺度上精確定位腫瘤與神經(jīng)的電生理交互提供了強大工具。研究不僅深化了對腦膠質(zhì)瘤侵襲機制的理解，也為靶向腫瘤-神經(jīng)電生理互作的新型治療策略（如靶向性神經(jīng)調(diào)控）提供了重要的理論和實驗依據(jù)
相關(guān)研究成果以“A Machine Learning-Driven Electrophysiological Platform for Real-Time Tumor-Neural Interaction Analysis and Modulation”發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）（doi.org/10.1038/s41467-025-66988-y ）
機器學(xué)習(xí)驅(qū)動的電生理平臺用于實時腫瘤-神經(jīng)相互作用分析與調(diào)控
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-66988-y
