神经元在庞大的网络中错综复杂地交流和响应刺激，协调从基本身体过程到复杂思想的基本功能。传统的神经科学方法依赖于体内电生理学（在活的有机体内），通常难以解决整个大脑的复杂性。

另一种方法包括从生物体中提取细胞并在培养皿上进行研究（体外），从而为研究人员在测量神经过程方面提供增强的控制和精确度。

在《高级科学》杂志的一项新研究中，研究人员推出了一种经济高效的开源体外系统，用于与神经元连接，为对神经相互作用感兴趣的研究人员提供了更容易的途径。

这项研究是名为 Mind in Vitro 的大型项目的一部分，该项目探索神经元如何相互作用，不仅是为了更好地理解大脑等复杂系统的功能，也是为了最终使用体外神经网络进行计算的目标。为了实现这一目标，MiV 项目由高度跨学科的研究人员组成，包括来自计算机科学、工程学、神经生物学、生理学等领域的研究人员。

“MiV 项目的目标是最终使用神经元进行计算，”帮助领导该项目的 Gazzola 实验室研究生zhi (Andrew) Dou 解释道。 “与传统计算系统不同，这将允许一个动态且不断发展的系统，并且实际上也更加节能。”

这项新的 MiV 研究由机械科学与工程副教授 Mattia Gazzola (M-CELS)、Gazzola 实验室博士后研究员张晓天和窦领导，描述了一种使用微电极阵列测量神经元活动的创新方法（MEA）技术。虽然有使用类似技术的商业系统，但它们通常价格昂贵，并且针对特定的实验方法进行销售。

“当前神经元接口技术的问题在于，它主要是商业系统，对于特定的测试条件更加标准化，通常在生物化学或传统神经科学领域，”张说。 “由于我们对利用活细胞设计计算范例感兴趣，因此我们这样做的动机是摆脱更标准化的商业系统，并自己构建一些我们可以完全控制的东西。”

在新的 MiV 装置中，细胞被放置在含有 MEA 的板上，使该技术能够与神经基质相连接。电极检测来自神经元的电压，该电压被放大并发送到计算机，然后计算机处理数据。

与标准的 60 个电极商业系统相比，MiV 系统拥有超过 500 个电极，可以一次性收集更多数据。与商业系统相比，该系统还包含改进和/或新颖的功能，例如便携性、与神经元的双向通信、在记录期间对神经元进行成像的能力以及测试多种类型的输入（电和光）和多种输入的能力。一次的细胞群。

尽管有这些增强功能，构建 MiV 系统的成本却比商业系统的成本便宜 10 倍，而且完全可定制。为了进一步推广该系统，研究人员将MiV系统的硬件和软件模型开源并免费在线提供。

“让我们的软件和硬件开源对我们来说非常重要，”张说。 “我们希望降低成本，让这项技术可供其他人使用，并使其更加灵活和通用，以便研究人员能够真正根据自己的需要定制实验设置。我们的系统不仅仅适用于一个实验室或一组对某一特定事物感兴趣的人，它适合所有人。”

“我们设计的系统非常容易制造，并且由廉价的部件组成，这将使许多买不起商业系统的实验室能够拥有自己的系统，”窦说。 “尽管最初的设计是用于计算研究，但我们已经使结构易于重新设计和扩展，因此我们非常确定这将使研究人员满意，无论他们想要进行哪种研究。”

研究人员表示，其他实验室已经对用于自己实验的新技术表现出了兴趣。 MiV 团队计划不断改进设计，使硬件更加自动化和易于访问，并探索量化和扩展技术性能的方法。

开源硬件设计和软件的链接可以分别在https://gazzolalab.github.io/MiV-OH/和https://miv-os.readthedocs.io/找到。