人脑作为具有复杂结构与功能的信息转换与信号处理系统,其内部的组成成分及相互间的协调工作一旦失衡,引起的脑部疾病会对人类的健康造成严重影响。纳米技术作为一种前沿的多学科交叉技术,通过使用原子力显微镜(AFM)可实现在纳米尺度上对细胞和分子进行高通量实时检测,同时它可以结合纳米材料多样化的表面特性,研制不同种类的功能性纳米传感器,在信息技术、生物电子学、生物医学、环境保护等领域发挥了举足轻重的作用。因此,将纳米技术与信息技术相结合,在微观上研究脑部细胞内部的通讯机制及特性,不仅可以为神经系统疾病的治疗提供帮助,还可以为生物纳米传感器的开发提供有价值的参考。本文是在AFM检测技术与信息技术相结合的条件下完成的,在微观上研究细胞形貌及特性变化的同时又采用信息处理的方法对细胞的形态变化做了细致的分析、对电信号存有噪声的问题进行了优化。首先通过选取纳米材料制备功能性基底培养细胞,利用AFM纳米成像系统对培养在功能性基底上的细胞进行高分辨率成像,结合图像处理技术对细胞图像进行信息提取,根据获得的特征参数对比研究功能性基底对细胞形态的改变。其次根据AFM工作原理,研制导电模块并对功能性基底培养的细胞进行电信号提取及比较分析。最后设计磁场装置,使用AFM检测磁场刺激后的细胞,分析不同磁场强度对细胞特性的影响,并绘制磁场刺激下细胞参数变化的三维图像。本文通过信息处理技术分析了功能性基底对细胞的影响,结果表明功能性基底作为生物传感器的敏感薄膜,可以显著改变细胞的形态特征,增强细胞的电信号幅值,并在无接触式磁场刺激下调节细胞的粘附特性及细胞弹性,这些细胞特性的变化对研究大脑内部细胞的作用机制具有重要意义。