Прощай, большие нейронные зонды: изменение методов электрофизиологии с помощью технологии сверхмалой иглы

Исследовательская группа из Департамента электротехнической и электронной информационной инженерии, Департамента компьютерных наук и инженерии, Департамента прикладной химии и наук о жизни, а также Междисциплинарного научно-исследовательского института, ориентированного на электронику (EIIRIS) Технологического университета Тоёхаси, а также Национального института науки и техники. Технологии, Колледж Ибараки разработал сверхмалый игольчатый электрод диаметром <3 мкм с усилителем для внеклеточных записей. Команда предложила метод сборки с помощью одного пакета усилителя с игольчатым электродом с верхом под названием STACK с геометрией устройства примерно 1 × 1 мм 2 .

СТЕКА устройство включено запись активности нейронов из мозга мыши в естественных условиях с высоким отношением сигнал-шум (SNR). Благодаря значительному преимуществу малой геометрии иглы по сравнению с обычными электродами, устройство STACK предлагает высокую биосовместимость и минимальное повреждение тканей во время записи, а также дальнейшую долгосрочную и безопасную хроническую запись, что позволяет перейти к следующему поколению электродных технологий в электрофизиологии.

Электроды с микроиглами используются как мощное средство понимания того, как работает мозг. Однако геометрия иглы должна быть дополнительно уменьшена с точки зрения биосовместимости и хронического применения, чтобы избежать повреждения тканей : (i) геометрия приблизительно 50 мкм усиливает нарушение гематоэнцефалического барьера; (ii)> 20 мкм вызывает распространение локальной связи между глиями; и (iii) <10 мкм не вызывает серьезного травматического повреждения ткани. Хотя преимущества технологий изготовления в микро / нанометрах позволяют формировать игольчатый электрод размером приблизительно 10 мкм, меньший игольчатый электрод вызывает ухудшение электрических свойств, что делает невозможным запись нейронных сигналов.

Исследовательская группа преодолела эти ограничения, используя технику сборки, при которой модуль с игольчатым электродом диаметром <3 мкм укладывается на модуль усилителя, называемый устройством с одной игольчатой ​​крышкой усилителя (STACK).