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龙图腾网获悉天津大学申请的专利一种三维片上脑的培养、光刺激与信号处理方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119432724B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-18发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411435357.2，技术领域涉及：C12N5/074；该发明授权一种三维片上脑的培养、光刺激与信号处理方法是由李晓红;张凯欢;邵文威;丁洁琼;王润轩;乔冠吉;陈翀;顾晓松设计研发完成，并于2024-10-15向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种三维片上脑的培养、光刺激与信号处理方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种三维片上脑的培养、光刺激与信号处理方法。本发明通过利用携带可以特异性表达光敏感通道蛋白的腺相关病毒转染三维片上脑，使三维片上脑的细胞可以在其细胞膜上表达光敏感通道蛋白，本发明将光源发出470nm的蓝光照射到表达光敏感通道蛋白的三维片上脑上，使其细胞膜上的光敏感通道蛋白打开，培养基中的离子进入细胞内，环境中离子浓度发生瞬变，通过多电极阵列可检测到这种离子的变化，分析其变化的范围，可以得到三维片上脑的生理特性、分析其功能网络结构、揭示三维片上脑的生物智能功能。

本发明授权一种三维片上脑的培养、光刺激与信号处理方法在权利要求书中公布了：1.一种三维片上脑的光刺激与信号处理方法，其特征在于，所述三维片上脑通过以下方法培养得到： 步骤1，在mTeSR培养基中培养人诱导多能干细胞，培养过程中吸去已分化的细胞，当细胞汇合度达到70-80％时，用消化液消化，再终止消化，得到细胞悬液； 步骤2，吹打细胞悬液后，离心，弃去上清液，重悬细胞，并吹打重悬细胞，得到单细胞悬液； 步骤3，取单细胞悬液进行细胞计数后，用神经诱导培养基稀释单细胞悬液，至单细胞悬液浓度达到5-7×104个活细胞mL； 步骤4，种植细胞：在神经诱导培养基中加入步骤3的稀释后的单细胞悬液，混匀，得到种植液，在孔板的每个孔中加入等量的种植液，进行细胞培养，至每个孔中形成一个中心拟胚体后，对每个孔进行半量换液； 步骤5，将中心拟胚体转移至神经分化培养基继续培养，培养过程中半量换液为含有CHIR神经分化培养基进行培养，继续半量换液为含有Matrigel神经分化培养基，直至中心拟胚体分化形成三维片上脑； 所述光刺激与信号处理方法，包括以下步骤： 步骤a，对所述的三维片上脑进行分化维持102-132天后，使用腺相关病毒对三维片上脑进行光遗传病毒转染； 步骤b，在转染结束4-6天后，对多电极阵列进行包被，孵化，吸出包被液，加入分化维持培养基，将转染后的三维片上脑置于电极上表面继续培养3-5天，直至三维片上脑在电极上表面状态稳定； 步骤c，先在200ms内，对步骤b得到的状态稳定的三维片上脑随机进行全暗处理，或将图案输入数字微镜中，数字微镜经蓝光照射将图案反射，反射光线从电极下表面入射至三维片上脑上对其进行光刺激，接着全暗处理5s，此为一个刺激周期，循环刺激周期20次； 步骤d，所述多电极阵列具有多个通道，每个通道具有多列信号，每列信号以步骤c所述的200ms为中心，取200ms之前的1s信号以及200ms之后的4s信号，组成一个信号切片； 步骤e，选择前14个信号切片作为训练数据集，后6个信号切片作为测试数据集对支持向量机进行训练和测试，再支持向量机对信号切片进行分类，以验证在光刺激和全暗处理这两种不同状态下三维片上脑的电生理状态； 步骤f，提取信号切片中信号频率在300-3000Hz的高频部分，将该部分信号以时间为变量计算出方差，当信号的尖峰值大于-5倍的方差，同时在2ms内不会发生第二个尖峰值时，该时刻的spike值为1，反之该时刻的spike值为0，通过该过程得到的二值信号为尖峰信号，同时建立平面直角坐标系，平面直角坐标系的横轴代表时间，纵轴代表通道，当某一时间的spike值为1时，在相应位置描点，以将多个通道的尖峰信号绘制成神经信号光栅图； 步骤g，提取信号切片中电信号的频率为1-300Hz的低频部分，分别提取1-4Hz的delta波，4-11Hz的theta波，11-30Hz的beta波，30-55Hz的gamma波，同时绘制三维片上脑自发电信号的波形图。

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