本公开大体上涉及一种细胞培养系统，特别是涉及一种用于神经元细胞的三维细胞培养系统，所述系统促进结构特征和功能特征这两者，所述特征模拟了体内外周纤维的那些特征，包括细胞髓鞘形成。使用双重水凝胶构建体和来自神经元细胞的外植体，本公开提供了用于容许细胞内和细胞外电生理学测量和记录的体外空间受控的三维模型的方法、器件、以及系统。所述三维水凝胶构建体允许所并入的细胞类型、几何制造以及电操作方面的灵活性，从而提供用于培养、干扰、以及测试具有生理相关结果的仿生神经生长的可行的系统。