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(tuán)隊(duì)在《自然?通訊》發(fā)表研究，其開(kāi)發(fā)的集成微流控與多通道電極陣列的實(shí)時(shí)電生理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，結(jié)合 LSTM 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，首次實(shí)現(xiàn)對(duì)膠質(zhì)瘤與神經(jīng)元電信號(hào)交互的高分辨率動(dòng)態(tài)解析與干預(yù)；。
研究團(tuán)隊(duì)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(xì)胞長(zhǎng)達(dá)7天的共培養(yǎng)周期內(nèi)，同步采集兩類(lèi)細(xì)胞的電生理活動(dòng)數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)追蹤腫瘤細(xì)胞的侵襲路徑。基于空間編碼的信號(hào)指紋識(shí)別技術(shù)，該系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)區(qū)分侵襲前沿、細(xì)胞混合區(qū)等不同區(qū)域的電信號(hào)特征模式；再結(jié)合 LSTM 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)動(dòng)態(tài)信號(hào)進(jìn)行解碼，平臺(tái)可高效識(shí)別與腫瘤侵襲行為相關(guān)的特異性神經(jīng)電活動(dòng)，并完成信號(hào)類(lèi)別的自動(dòng)化分類(lèi)。為探究神經(jīng)電活動(dòng)對(duì)膠質(zhì)瘤侵襲的直接作用機(jī)制，研究人員開(kāi)展了無(wú)神經(jīng)元共培養(yǎng)的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，直接采用活躍神經(jīng)元的自發(fā)電信號(hào)刺激膠質(zhì)瘤細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這類(lèi)信號(hào)雖能觸發(fā)腫瘤細(xì)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(yuǎn)低于神經(jīng)-腫瘤共培養(yǎng)體系下觀(guān)察到的“超侵襲”現(xiàn)象，這說(shuō)明單純的神經(jīng)電活動(dòng)并不足以介導(dǎo)膠質(zhì)瘤的高強(qiáng)度侵襲行為。
進(jìn)一步研究證實(shí)，在共培養(yǎng)體系中，膠質(zhì)瘤細(xì)胞并非被動(dòng)響應(yīng)神經(jīng)電信號(hào)，而是主動(dòng)“劫持”并重塑了周?chē)窠?jīng)的電活動(dòng)：被改造后的神經(jīng)電信號(hào)在頻率、波形及上升/衰減時(shí)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(dòng)強(qiáng)度尤為突出。更關(guān)鍵的是，將這種“被劫持”的電信號(hào)模式單獨(dú)作用于膠質(zhì)瘤細(xì)胞時(shí)，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(shí)，膠質(zhì)瘤細(xì)胞可通過(guò)改寫(xiě)神經(jīng)電信號(hào)的編碼模式，自主構(gòu)建利于自身侵襲擴(kuò)散的電生理微環(huán)境。該研究構(gòu)建的平臺(tái)解決了腫瘤電生理研究中信號(hào)來(lái)源模糊、相互作用難以實(shí)時(shí)解析的難題，為在時(shí)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(qiáng)大工具。研究不僅深化了對(duì)腦膠質(zhì)瘤侵襲機(jī)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(shí)驗(yàn)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(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的電生理平臺(tái)用于實(shí)時(shí)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
