使用电场和磁场对外部刺激一维和二维培养神经元

摘要

神经元培养是研究新兴脑刺激技术的良好模型，可通过这些技术对单个神经元或神经元群体的影响进行分析。本文介绍了利用浴电极直接产生的电场或随时间变化的磁场诱导产生的电场，对模式化神经元培养物进行刺激的不同方法。

摘要

当神经元的膜电位超过某一特定阈值时，便会触发动作电位。在大脑的正常活动中，这种情况通常由突触接收到的化学信号输入引起。然而，神经元也可通过施加的外电场被激活。特别是近年来的临床应用中，通过在体外建立电场来激活神经元。因此，研究神经元如何响应外电场以及动作电位产生的机制具有重要意义。幸运的是，对于经分离、解离并在培养基中生长的胚胎神经元细胞，可以实现对外电场的精确且可控的施加。这使得相关问题能够在高度可重复的实验系统中进行研究。

本文综述了在神经元培养中用于施加可控外电场的一些技术。这些网络可以是一维的， 即 以线性图案排列或在整个基底平面上生长，呈二维结构。此外，可通过浸入液体中的电极（浴槽电极）直接施加电场，或通过远程产生磁脉冲诱导电场来实现刺激。

引言

神经元与外加电场之间的相互作用具有重要的基础意义和实际应用价值。尽管自伏打时代以来人们已知晓外加电场能够激发组织，但关于电场在神经元中引发动作电位的具体机制，直到最近才开始逐步被揭示^1,2,3,4。这包括阐明导致膜电位去极化的机制、细胞膜特性及离子通道的作用，甚至确定神经元中响应电场的具体区域^2,5。治疗性神经刺激^6,7,8,9,10技术尤其依赖于这些信息，这些知识对于精确定位病变区域以及理解治疗效果至关重要。此类理解还有助于制定治疗方案，并为大脑不同区域的刺激开发新的策略和方法。

测量相互作用 体内 脑部研究为这一理解增添了重要组成部分，但受限于颅内测量的不精确性和可控性较低。相比之下，体外培养中的测量可轻松实现高通量、高精度，具有优异的信噪比以及高度的可重复性和可控性。利用培养系统，可阐明集体神经网络行为的多种神经元特性 ^{11,12,13,14,15,16}同样，这一高度可控的系统有望高效阐明其他刺激方法的作用机制，例如光遗传学活性神经元在光刺激过程中通道开放的机制 ^17,18,19 负责产生动作电位。

本文重点在于描述通过外部电场高效激发神经元的工具的开发与理解。我们介绍了二维和一维图案化海马神经元培养物的制备方法，利用浴槽电极施加不同构型和方向的直接电场进行刺激，最后通过时变磁场对二维及一维图案化培养物进行刺激，该磁场可诱导产生电场^5,20,21。

方案

伦理声明：涉及动物操作的实验程序均依照以色列魏茨曼科学研究所机构动物护理与使用委员会（IACUC）的指南以及相应的以色列法律进行。魏茨曼研究所已获得国际实验动物评估和认可委员会（AAALAC）认证。本研究所开展的海马神经元实验已通过魏茨曼研究所机构动物护理与使用委员会的批准。

1. 二维（2D）和一维（1D）海马神经元培养的制备

1. 2D 培养用盖玻片的制备
   1. 准备由以下成分组成的铺板培养基（PM）：0.9 mL 最小必需培养基（MEM）+3G，0.05 mL 胎牛血清（FCS），0.05 mL 热灭活马血清（HI HS）以及 1 µL B27添加剂。注意：MEM+3G包含每500 mL的MEM 1×，1 mL庆大霉素，5 mL 100×稳定型L-谷氨酰胺（参见 材料/试剂表) 和 5 mL 60% D-(+)-葡萄糖。
   2. 制备硼酸盐缓冲液，成分为：1.9 g 硼砂（十水合四硼酸钠）溶于 200 mL 双蒸水（DDW）中（混合于 60 °C）和1.24 g 硼酸溶于200 mL DDW中。用1 M HCl将终溶液调至pH 8.5。注意：终溶液为400 mL 0.1 M 硼酸盐缓冲液。
   3. 将玻璃盖玻片浸入65%硝酸中2小时。用双蒸水冲洗三次，再用绝对分析纯乙醇冲洗三次。
   4. 将每张盖玻片在本生灯火焰上快速通过两到三次，每次1–2秒，随后置于24孔板中，每孔加入1 mL用硼酸盐缓冲液（0.1 M，pH 8.4）按1:5稀释的0.01%多聚-L-赖氨酸溶液，于室温孵育过夜。然后用双蒸水冲洗盖玻片三次，每孔加入1 mL PM培养基，置于标准培养条件下 37 °C，5% CO₂₂ 过夜孵育。
2. 一维培养用盖玻片的制备
   1. 将玻璃盖玻片浸入碱性食人鱼溶液中进行清洗，该溶液由75 mL去离子水、25 mL 25%氨溶液和25 mL 30%过氧化氢组成。将盛有溶液和玻璃盖玻片的容器置于加热板上，加热至约 50 °C 孵育30分钟，然后用氮气吹干玻璃盖玻片。
   2. 先用一层厚度为6 nm的高纯铬膜（99.999%）覆盖盖玻片 Å 厚度，随后为 30 Å 使用蒸发或溅射沉积法沉积一层金（99.999%）。
      1. 实现 0.05 – 1 的溅射速率 Å 使用具有两个电子束和260升/秒真空系统的溅射设备，靶材尺寸为2" 和 4"使用可调节转速为0–100转/分钟（RPM）的旋转台。采用0–750瓦特的直流（DC）溅射功率。
      2. 以30 rpm的转速旋转，并通入99.999%的氩气，使腔室内气压达到10 mTorr以产生等离子体。
      3. 以 40 W 直流溅射功率运行溅射枪的电源，用于铬靶，从而获得约 0.12 Å/覆盖速率，以及10 W直流溅射功率用于金，导致约0.28 Å/s.
   3. 将0.1 g 1-十八烷硫醇溶于100 mL ABS AR级乙醇中，超声处理30 min。将镀铬-金的盖玻片置于该溶液中2 h，然后用ABS AR级乙醇清洗，并用氮气吹干。
   4. 配制 100 mL 的杜氏磷酸盐缓冲液（D-PBS）与 3.5 g 三嵌段共聚物的溶液（参见 材料/试剂表) 在600 - 700 rpm条件下搅拌1 - 2小时。将盖玻片置于该溶液中1小时。用氮气吹干盖玻片。
   5. 通过刮擦生物排斥层，机械刻蚀出所需的图案²²使用绘图仪进行操作，将绘图仪的笔替换为刻蚀针。通过刻蚀针在金属层上划刻图案，直至暴露底层玻璃。通过计算机控制该过程，以实现所需图案的精确复制。通过此方法形成的图案如图所示。 图2 和 图3.
   6. 制备生物相容性涂层：将 100 mL D-PBS 与 3.5 g 三嵌段共聚物混合， 35.7 µL/mL 纤连蛋白和 29 µl/mL 层粘连蛋白
      1. 将盖玻片置于紫外线下灭菌至少10分钟。将盖玻片在制备好的生物相容性溶液中孵育过夜。
         注意：生物相容层仅会在上一步中已将生物排斥层蚀刻去除的区域形成。
      2. 第二天用 P-DBS 将盖玻片洗涤两次，然后将盖玻片在 PM 中过夜孵育。盖玻片现已准备好用于细胞接种。
3. 按照此前已广泛发表的标准操作程序进行解剖^23,24.
   1. 简而言之，从小鼠胚胎（通常在E17天）或大鼠胚胎（通常在E19天）中分离海马或皮层组织^23,24.
   2. 先用木瓜蛋白酶溶液消化细胞 20 - 30 分钟，随后进行机械吹打²⁴ 使用尖端经火焰抛光的玻璃移液管。
      注意：如果细胞来自基因修饰小鼠，则每个胚胎的组织在整个过程中应分别保存在单独的 1.5 mL 塑料离心管中。
   3. 用台盼蓝染色法在接种前对细胞进行计数。
      注意：对于转基因动物，应针对每个胚胎分别进行计数。
   4. 对于二维培养，每孔接种750,000个鼠神经元或850,000个大鼠神经元。对于一维培养，每孔接种650,000个细胞。接种后立即轻轻摇晃培养板，以确保盖玻片表面细胞分布均匀。
4. 神经元培养物的维持
   1. 配制更换培养基（CM），每毫升成分为：0.9 mL MEM+3G，0.1 mL HI HS， 10 µL 5-氟-2′-脱氧尿苷（FUDR）与尿苷 100 倍
   2. 配制终末培养基（FM），每毫升成分为：0.9 mL MEM+3G 和 0.1 mL HI HS。
   3. 4天后，用1-1.5 mL CM替换PM 体外 （体外培养天数）。在体外培养第6天（6 DIV）时，用新鲜的条件培养基（CM）更换50%的原有培养基。在体外培养第8天（DIV 8）时，将培养基更换为1.5 mL完全培养基（FM），之后每2天更换50%的完全培养基（FM）。约一周后，出现自发性同步电活动。
5. 荧光染料成像神经元培养物中的自发或诱发活动。
   1. 配制溶液 50 µg 钙敏感荧光染料（参见 材料/试剂清单) 在 50 µL DMSO（二甲基亚砜）
   2. 配制细胞外记录液（EM），其中包含（单位：mM）10 HEPES、4 KCl、2 CaCl₂₂，1 MgCl₂139 毫摩尔氯化钠，10 毫摩尔D-葡萄糖，45 毫摩尔蔗糖（pH 7.4）
   3. 在 2 mL EM 中孵育神经元培养物 8 µL 钙敏感荧光染料溶液中孵育1小时。避光并轻轻旋转，以确保染料均匀分布于细胞。
   4. 成像前用新鲜的EM替换溶液。荧光成像如图所示。 图4.
   5. 使用相机和能够量化显微镜视野内任意感兴趣区域（ROI）荧光强度的软件，在配备钙荧光成像光学滤光片（激发峰位于488 nm，发射峰位于520 nm）的荧光显微镜下成像。

2. 培养物的电刺激

注意：电刺激的基本设置如图1所示。将培养约14天的神经元细胞的盖玻片置于培养皿中，并放置在荧光显微镜下。通过钙离子敏感性染料对神经元的电活动进行成像，同时通过位于培养区域外侧的两对浴电极施加电压。电极由信号发生器驱动，其输出信号经双通道放大器放大。相较于更常用的电流控制，推荐使用电压控制^25,26，因为可直接确定电场矢量，从而实现简单的矢量叠加与组合。但这需要仔细检查电场的均匀性，在电压控制条件下可对整个样品进行均匀性检测。使用电压控制时，应注意避免接地回路，并应验证电场的均一性（见下文2.2节）。

1. 使用一对平行电极丝进行均匀电场的电刺激。
   1. 使用厚度约为 0.005'' 的铂电极127 µm）。使用13 mm盖玻片时，确保两个电极之间的距离约为11 mm，并将电极置于培养物上方1 mm处。
      注意：要制作电极支架（图5A 和 6A使用聚四氟乙烯（PTFE）材料。在PTFE上钻出细小的孔，用于插入电极。装置的高度应高于细胞外溶液，以确保电极暴露的顶端部分不会与溶液接触。对于可能暴露的电极引线部分，应使用环氧树脂胶进行绝缘处理。
   2. 使用占空比为50%的方波脉冲，且无直流分量，以避免发生电解。调节脉冲持续时间，范围在 10 µs 以及4毫秒，以实现有效刺激的同时避免灼伤培养物。确保刺激幅度处于该量级 ± 22 V（参见 图5可通过与电极并联连接的示波器观察到方波脉冲。
      注意：为便于编程任意所需波形，建议使用商用波形编辑软件（参见 材料清单）。在图形界面中输入所需的波形，并将其发送至波形发生器。
2. 使用探针电极检测电场均匀性。采用至少1 mm × 1 mm的网格，使探针可在电极间区域移动，并测量电势。
   1. 测量电势。使用 用于计算电场。使用其中一个电极作为参考电极。通过改变脉冲持续时间来测量电场 100 µs 至 4 毫秒（参见 图5B 例如 100 µs 脉冲持续时间）以验证在刺激持续时间范围内磁场的均匀性。
      注意：参见 图 5D 脉冲持续时间为1 ms时测得的电场均匀性示例。
3. 使用两对相互垂直的浴槽电极以产生更复杂的电场形状，并能够将电场定向于不同方向（参见 图 6B）。将使用带有两对电极的装置，并在两台独立的示波器上分别观察每对电极的信号。
   1. 将电极置于培养物上方1 mm处，电极之间的距离为10 - 11 mm。确保两对电极均处于浮置状态（无接地连接），并通过测量任意电极对之间的电阻来确认电极之间不存在共地或短路。验证所有连接至电极的设备（如示波器、放大器、信号发生器） 等等。) 通过检查所有设备是否处于浮置状态，并确认没有任何参比电极接触接地设备，来验证其相对于地面是否浮置。
   2. 要改变电场方向，需相对调节施加于两对电极的电压幅值（参见 图7A）。例如，对于 0° 使用 ± 垂直于图案的电极对施加 22 V，另一电极施加 0 V。对于 45°，使用 ± 两对电极上的电压均为15.6 V，无相位延迟，振幅矢量和为15.6²+15.6²=22².
   3. 施加旋转电场时，将一个正弦电压脉冲的单波形和一个余弦电压脉冲的单波形分别施加到两对电极上，以产生固定幅度的旋转电场（参见 图 6B).
      注意：如图所示，可观察到 图6B，当使用一个正弦波周期时 ± 一个电极中的22 V和一个余弦波周期 ± 22 V 在另一电极时，其矢量和形成一个旋转电场，其周期与正弦波和余弦波相同，振幅为 ± 22 V
4. 为了测量并计算神经元培养中轴突与同一培养中树突的时值和基强度，请执行以下步骤。
   1. 使用钙离子敏感性荧光染料进行钙成像，具体步骤如文中所述 材料/试剂清单 以及在薄的（1.5）上采用一维培养模式170 µm），长（10 mm）线条。将钙敏感染料加入培养物中，孵育45分钟，随后用新鲜记录液洗涤替换。
   2. 断开网络连接，以获得电刺激直接反应的群体统计结果，排除突触传递的影响。为此，应用以下组合： 40 µM 荷包牡丹碱（bicuculline），可阻断γ-氨基丁酸A型（GABA_A）受体， 10 µM 6-氰基-7-硝基喹喔啉-2,3-二酮（CNQX）以阻断 α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异噁唑丙酸（AMPA）受体和海人藻酸受体以及 20 µM (2R)-氨基-5-磷酸戊酸（APV），可阻断N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体。这些阻断剂将被加入记录液中。
   3. 施加一个方波脉冲，具体如 2.1 和 2.3 所述，改变脉冲之间的时间间隔 100 µs 以及4毫秒。该信号可在示波器上观察到。
   4. 使用配备图像采集程序（见1.5）的荧光显微镜，监测多个感兴趣区域（ROI）中钙瞬变的强度，每个区域包含数百个神经元。采用高灵敏度EMCCD相机（见材料列表）进行图像采集，其图像采集速率至少达到每秒20帧。光强度的变化与被刺激的神经元数量成正比。通过光强度的相对变化估算被刺激神经元的比例。
   5. 对于每个脉冲持续时间（100 µs 至4毫秒），逐渐改变施加在电极上的电压幅度，起始电压选择在不引起强度变化的水平（几伏特），直至电压升高到因外加电压导致的强度变化达到饱和（最高至 ± 22 V
      注意：强度变化将呈累积高斯分布⁵ 关于每次电压脉冲持续时间所施加的刺激电压。
   6. 对每个持续时间下的强度与施加电压关系拟合累积高斯分布，并从该拟合中提取高斯均值。
      注意：该均值代表神经元产生反应的特征性电压。
   7. 在此过程结束时，获得每个刺激持续时间下神经元响应的平均电压。利用这些持续时间与强度的配对数据绘制强度-持续时间曲线（参见 图7).

3. 培养物的磁刺激

注意：磁刺激基本装置如图2所示。右上方为用于成像神经元中钙敏感染料的倒置荧光显微镜。磁刺激线圈（蓝色圆圈）同心地置于神经元环形培养（蓝色轮廓）上方约5 mm处。位于培养皿边缘的拾取线圈（红色圆圈）用于监测磁脉冲感应出的电压。左上方显示了磁刺激器（MS）线圈在电容器电压负载为5,000 kV时，由拾取线圈积分测得的动力学曲线。感应电场（按14 mm环半径计算）以绿色表示，磁场以蓝色表示。下方为神经元培养的图像。左下角为24 mm盖玻片上图案化结构的明场图像，白色区域为神经元。所拍摄的图案由不同半径的同心环形培养组成。右下角为环形结构局部区域的放大图像，显示单个神经元。作为比例参考，环的宽度约为200 µm。

1. 将神经元培养在圆形环状图案中（如1.2.5节所述蚀刻而成），用于一维培养刺激。使用钙离子敏感性荧光染料进行钙成像（如1.5节所述），并采用细长（170 µm厚，10 mm长）的一维培养图案。
   1. 使用一个圆形磁线圈，并将培养皿置于线圈下方约5 mm处，且与线圈同心。使用自制或商用的磁刺激器（MS），其线圈内径约为30 mm（外径46 mm），电感为 L = 90 mH，驱动电压最高可达5 kV。
   2. 通过高电流高电压开关，将高电压和大电流放电通过导电线圈，从而对神经元培养物进行磁刺激。磁刺激器（MS）可按照文献²¹所述方法构建，使用容量约为100 mF的大电容器，以获得1–5 kV的高电压。或者使用市售的MS（见材料/试剂列表）。
      注意：使用厚度为0.254 mm、宽度为6.35 mm的聚酯涂层矩形铜导线制作自制线圈²¹。将导线绕制在定制框架上，框架以玻璃纤维绝缘并用环氧树脂封装（见材料/试剂列表）。或者使用市售线圈（见材料/试剂列表）。
2. 使用旋转磁场刺激二维培养物。
3. 现在，使用旋转磁场刺激二维培养物。在培养皿中不放置神经元培养物的情况下，以不同强度触发经颅磁刺激（TMS），以显示线圈读数与刺激强度之间的线性相关性。
4. 接下来，在记录神经元培养物的钙瞬变信号时，逐步增加TMS的刺激强度，同时记录钙瞬变信号和线圈信号。初始阶段，作为大钙瞬变信号出现的网络簇发放不应与拾取线圈的TMS脉冲同步。继续增加刺激强度，当达到某一程度时，钙瞬变信号开始与TMS脉冲同步。或者，在获得同步反应后，逐步降低刺激强度直至同步消失，以确定TMS的阈值。
   注意：每次实验设置的条件必须严格保持一致，包括每次使用相同的液体体积、相同的容器以及精确固定的线圈位置和方向。
   1. 将拾取线圈安装在记录培养皿的底部，使其所在平面与神经元培养层平行，并相对于培养物保持固定位置。
      注意：这可确保拾取线圈相对于磁体的位置依赖关系真实反映培养物的位置，从而使得任何位置偏差对拾取线圈读数的影响均可忽略不计。
      1. 使用两个相互垂直放置的独立线圈（图8B），以产生旋转的磁场和感应电场。将每个线圈连接至独立的磁刺激器（MS）。确保两个刺激器以90度相位差释放相似的电流（图10A），从而产生一个旋转磁场，在最大场强约为270 V/m时扫描实空间270度（图10B）。
      2. 将神经元培养物置于充满外部记录溶液（EM）的球形玻璃容器内。
      3. 如步骤2.4.4所述，通过相机监测刺激反应（神经元荧光强度的变化）。
      4. 对于交叉线圈（图8B），将拾取线圈平行放置于神经元培养物下方特定距离处。在整个实验过程中需仔细维持此配置。
5. 通过公式 E_max=k₁Br 对一维构型的电场进行解析计算，其中 E_max 为感应电场的最大幅值，方向沿半径为 r 的环形切线方向；B 为磁脉冲的幅值；k₁ 为一个可使用拾取线圈测量的有量纲比例常数（图8A）。
6. 使用数值模拟软件包（见材料列表）对电场进行数值模拟²¹。

结果

本方案可实现神经元培养的简便图案化。当该方法与我们开发的多种刺激技术相结合时，能够用于测量神经元的某些内在特性，例如时值（Chronaxie）和基强度（Rheobase）⁵，比较健康神经元与病变神经元的特性差异²⁷，探索根据神经网络结构刺激培养物的最佳方式，以及开展其他多种创新性研究。下文图示中展示了若干应用实例。

图3 显示了刻蚀在生物排斥层上的 一维图案化结构。通常刻写约170 µm宽的细线，例如具有不同半径的同心环（图3A），或通常长约~11 mm的平行线（图3B）。

上方面板的 图...

讨论

一维图案化是一种可用于多种应用的重要工具。例如，我们曾利用一维图案化技术从神经元培养物中构建逻辑门²⁹，最近还用于测量大鼠海马神经元的时值和基强度⁵，以及与野生型（WT）海马神经元相比，唐氏综合征海马神经元放电活动信号传播速度的减慢²⁷。建议的一维图案化实验方案具有良好的稳健性，且易于形成任意所需图案。我们建议在进行测量前观察一维培养物，以注意网络中是否存在任何可能影响其功能的连接中断情况。

化学图案化神经元构型具有悠久的历史^30,31,32。我们发现，我们的方法可获得与化学图案化类似的结果，但其结果更稳定且更容易实现。最近，微流控图案化神经元的方法已成为我们所提出方法的一种有趣替代方案，其具有相当的简便性和易用性^33<...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
APV	Sigma-Aldrich	A8054	断开网络。见第 2.4.2 节
B27 添加剂	Gibco	17504-044	铺板培养基。见第 1.1.1 节
荷包牡丹碱（bicuculline）	Sigma-Aldrich	14343	断开网络。见第 2.4.2 节
硼砂（十水合四硼酸钠）	Sigma-Aldrich	S9640	硼酸盐缓冲液。见第 1.1.2 节
硼酸	Frutarom LTD	5550710	硼酸盐缓冲液。见第 1.1.2 节
CaCl2 ，1 M	Fluka	21098	细胞外记录液。见第 1.5.2 节
CNQX	Sigma-Aldrich	C239	断开网络。见第 2.4.2 节
COMSOL	COMSOL Inc	Multiphysics 3.5	数值模拟。见第 3.5.2 节
D-(+)-葡萄糖，1 M	Sigma-Aldrich	65146	铺板培养基、细胞外记录液。见第 1.1.1 和 1.5.2 节
D-PBS	Sigma-Aldrich	D8537	细胞培养。见第 1.2.4 和 1.2.6 节
FCS（FBS）	Gibco	12657-029	铺板培养基。见第 1.1.1 节
纤连蛋白（Fibronectin）	Sigma-Aldrich	F1141	生物涂层。见第 1.2.6 节
Fluo4AM	Life technologies	F14201	自发或诱发活动成像。见第 1.5.1、1.5.3 和 1.5.5 节
FUDR	Sigma-Aldrich	F0503	更换培养基。见第 1.4.1 节
庆大霉素（Gentamycin）	Sigma-Aldrich	G1272	铺板培养基、更换培养基、终末培养基。见第 1.1.1 节
GlutaMAX 100x	Gibco	35050-038	铺板培养基、更换培养基、终末培养基。见第 1.1.1 节
Hepes，1 M	Sigma-Aldrich	H0887	细胞外记录液。见第 1.5.2 节
HI HS	BI	04-124-1A	铺板培养基、更换培养基、终末培养基。见第 1.1.1、1.4.1 和 1.4.2 节
KCl， 3 M	Merck	1049361000	细胞外记录液。见第 1.5.2 节
层粘连蛋白（Laminin）	Sigma-Aldrich	L2020	生物涂层。见第 1.2.6 节
MEM ×1	Gibco	21090-022	铺板培养基、更换培养基、终末培养基。见第 1.4.1   和 1.4.2 节
MgCl2 ，1 M	Sigma-Aldrich	M1028	细胞外记录液。见第 1.5.2 节
NaCl，4 M	Bio-Lab	19030591	细胞外记录液。见第 1.5.2 节
十八烷硫醇（Octadecanethiol）	Sigma-Aldrich	01858	清洗铬-金镀膜盖玻片（一维培养）。见第 1.2.3 节
Pluracare F108 NF Prill	BASF Corparation	50475278	生物抗粘附涂层、生物涂层。见第 1.2.4 和 1.2.6 节
聚-L-赖氨酸 0.01% 溶液	Sigma-Aldrich	P47075	促进细胞分裂。见第 1.1.4 节
蔗糖，1 M	Sigma-Aldrich	S1888	细胞外记录液。见第 1.5.2 节
硫醇（Thiol）	Sigma-Aldrich	1858	生物抗粘附涂层。见第 1.2.3 节
尿苷（URIDINE）	Sigma-Aldrich	U3750	更换培养基。见第 1.4.1 节
溅射仪	AJA International, Inc	ATC Orion-5Series	在玻璃上镀金属薄膜。见第 1.2.2 节
笔式绘图仪	Hewlett Packard	HP 7475A	在镀膜盖玻片上蚀刻图案。见第 1.2.5 节
电极导线	A-M Systems, Carlsborg WA	767000	神经元培养的电刺激。见第 2.1、2.2、2.3 和 2.4.5 节
信号发生器	BKPrecision	4079	电信号整形。见第 2.3 节
放大器	自制		将信号发生器输出的电压信号放大后传递至电极。见第 2.3 节
电源	Matrix	MPS-3005 LK-3	为溅射仪供电。见第 1.2.2.3 节
经颅磁刺激仪	Magstim, Spring Gardens, UK	Rapid 2	对神经元培养进行磁刺激。见第 3.1、3.3 和 3.4 节
环氧树脂	Cognis	Versamid 140	用于自制线圈的浇铸。见第 3.4 节
环氧树脂	Shell	EPON 815	用于自制线圈的浇铸。见第 3.4 节
直径 0.005 英寸的铂丝；A-M Systems,	Carlsborg WA	767000	神经元培养的电刺激。见第 2.1 节
圆形磁刺激线圈	自制		对神经元培养进行磁刺激。见第 3.3 节
WaveXpress 软件	B&K Precision		波形编辑软件。见第 2.1.32 节
Xion Ultra 897	Andor		高灵敏度 EMCCD 相机。见第 2.4.4 节