오래 지속되는 신경 프로브

오래 지속되는 신경 프로브

타임 스탬프 : 26 년 2024 월 3 일 오후 57:XNUMX
소스 노드 : 3085681
26년 2024월 XNUMX일

(나노 워크 뉴스) 장기간에 걸쳐 뇌에 있는 대규모 단일 뉴런 집단의 활동을 기록하는 것은 신경 회로에 대한 이해를 높이고, 새로운 의료 기기 기반 치료법을 가능하게 하고, 미래에는 높은 수준의 뇌-컴퓨터 인터페이스를 요구하는 데 매우 중요합니다. 전기 생리학적 정보를 해결합니다. 그러나 오늘날 이식된 장치가 측정할 수 있는 고해상도 정보의 양과 기록 또는 자극 성능을 유지할 수 있는 기간 사이에는 상충 관계가 있습니다. 많은 센서가 장착된 견고한 실리콘 임플란트는 많은 정보를 수집할 수 있지만 신체에 오랫동안 머물 수는 없습니다. 유연하고 작은 장치는 방해가 적고 뇌에서 더 오래 지속될 수 있지만 사용 가능한 신경 정보의 일부만 제공합니다. 최근 하버드 존 A. 폴슨 공학 및 응용과학대학(SEAS)의 학제간 연구진이 텍사스 대학교 오스틴, MIT 및 Axoft, Inc.와 협력하여 수십 개의 센서를 갖춘 연성 이식형 장치를 개발했습니다. 수개월 동안 뇌의 단일 뉴런 활동을 안정적으로 기록할 수 있는 것입니다. 4개 층의 전극 배열을 갖춘 엘라스토머 캡슐형 신경 프로브 사진 4개 층의 전극 배열을 갖춘 엘라스토머 캡슐형 신경 프로브의 사진. (이미지: Jia Liu Group/Harvard SEAS) 해당 연구는 자연 나노 기술 (“불소화 엘라스토머를 기반으로 한 생체 내 신경 프로브 시공간적으로 확장 가능한 3D”). 논문의 제2021저자이자 SEAS 생명공학과 조교수인 Jia Liu 연구실의 전 대학원생인 Paul Le Floch는 “우리는 기존 물질보다 생물학적으로 더 적합한 단일 세포 분해능을 갖춘 뇌-전자공학 인터페이스를 개발했습니다.”라고 말했습니다. . "이 연구는 신경 기록 및 자극, 뇌-컴퓨터 인터페이스를 위한 생체전자공학 설계에 혁명을 일으킬 가능성이 있습니다." Le Floch는 현재 Le Floch, Liu 및 Harvard Park Group의 전 대학원생이자 박사후 연구원인 Tianyang Ye가 64년에 설립한 회사인 Axoft, Inc의 CEO입니다. Harvard의 기술 개발 사무소는 이 연구와 관련된 지적 재산을 보호하고 추가 개발을 위해 Axoft에 기술 라이선스를 부여했습니다. 고해상도 데이터 속도와 수명 사이의 균형을 극복하기 위해 연구원들은 불소화 탄성체로 알려진 재료 그룹으로 전환했습니다. 테플론과 같은 불소화 재료는 탄력성이 있고 생체 유체에서 안정적이며 장기간 유전 성능이 뛰어나고 표준 미세 가공 기술과 호환됩니다. 연구진은 폴리이미드 또는 파릴렌 C와 같은 재료 공학 플라스틱으로 만든 기존의 유연한 프로브보다 10,000배 더 부드러운 오래 지속되는 프로브를 개발하기 위해 이러한 불소화 유전체 탄성체를 총 XNUMX개의 부드러운 미세 전극 스택과 통합했습니다. 팀은 시연했습니다. 이 장치는 생체 내에서 몇 달에 걸쳐 생쥐의 뇌와 척수의 신경 정보를 기록합니다. 논문의 교신저자인 Liu는 “우리 연구는 다양한 요소를 신중하게 엔지니어링함으로써 장기적으로 안정적인 신경 인터페이스를 위한 새로운 엘라스토머를 설계하는 것이 가능하다는 것을 강조합니다.”라고 말했습니다. "이 연구는 신경 인터페이스의 설계 가능성 범위를 확장할 수 있습니다." 학제간 연구팀에는 SEAS 교수 Katia Bertoldi, Boris Kozinsky 및 Zhigang Suo도 포함되었습니다. Le Floch는 “새로운 신경 프로브와 인터페이스를 설계하는 것은 생물학, 전기 공학, 재료 과학, 기계 및 화학 공학에 대한 전문 지식이 필요한 매우 학제적인 문제입니다.”라고 말했습니다.

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