Новий мозковий імплантат місяцями записує активність нейронів

Новий мозковий імплантат місяцями записує активність нейронів

Мітка часу: 27 січня 2024 р. 11:51
Вихідний вузол: 3088803

Реєстрація активності великих популяцій окремих нейронів у мозку протягом тривалих періодів часу має вирішальне значення для подальшого розуміння нейронних ланцюгів, для того, щоб уможливити нову терапію на основі медичних пристроїв і, у майбутньому, для інтерфейсів мозок–комп’ютер, які вимагають високої роздільної здатності. електрофізіологічна інформація.

Але сьогодні існує компроміс між кількістю інформації з високою роздільною здатністю, яку може вимірювати імплантований пристрій, і тим, як довго він може зберігати продуктивність запису чи стимуляції. Жорсткі кремнієві імпланти з багатьма датчиками можуть збирати багато інформації, але не можуть залишатися в тілі дуже довго. Гнучкі менші пристрої менш нав’язливі та можуть довше працювати в мозку, але надають лише частину доступної нейронної інформації.

Нещодавно міждисциплінарна група дослідників із Гарвардської школи інженерії та прикладних наук імені Джона А. Полсона (SEAS) у співпраці з Техаським університетом в Остіні, MIT і Axoft, Inc. розробила м’який імплантований пристрій із десятками датчиків. який може стабільно записувати активність одного нейрона в мозку протягом місяців.

Дослідження було опубліковано в Природні нанотехнології.

Ми розробили інтерфейси мозок–електроніка з роздільною здатністю однієї клітинки, які є більш біологічно сумісними, ніж традиційні матеріали. Ця робота має потенціал революціонізувати дизайн біоелектроніки для нейронного запису та стимуляції, а також для інтерфейсів мозок–комп’ютер».

Пол Ле Флош, перший автор статті та колишній аспірант лабораторії Цзя Лю, доцента кафедри біоінженерії в SEAS

Наразі Ле Флох є генеральним директором Axoft, Inc, компанії, заснованої у 2021 році Ле Флохом, Лю та Тяньян Є, колишнім аспірантом і докторантом Park Group у Гарварді. Офіс технологічного розвитку Гарвардського університету захистив інтелектуальну власність, пов’язану з цим дослідженням, і надав Axoft ліцензію на технологію для подальшого розвитку.

Щоб подолати компроміс між швидкістю передачі даних високої роздільної здатності та довговічністю, дослідники звернулися до групи матеріалів, відомих як фторовані еластомери. Фторовані матеріали, такі як тефлон, еластичні, стабільні в біорідинах, мають чудові довготривалі діелектричні характеристики та сумісні зі стандартними методами мікрофабрикації.

Дослідники об'єднали ці фторовані діелектричні еластомери з пакетами м'яких мікроелектродів -; Всього 64 датчика -; щоб розробити довговічний зонд, який у 10,000 XNUMX разів м’якший за звичайні гнучкі зонди, виготовлені з технічних матеріалів, таких як поліімід або парилен С.

пов'язані Історії

Команда продемонструвала пристрій в природних умовах, записуючи нейронну інформацію з головного та спинного мозку мишей протягом кількох місяців.

«Наше дослідження підкреслює, що шляхом ретельного проектування різних факторів можливо розробити нові еластомери для довгостроково стабільних нейронних інтерфейсів», — сказав Лю, який є відповідним автором статті. «Це дослідження може розширити спектр можливостей дизайну для нейроінтерфейсів».

До міждисциплінарної дослідницької групи також увійшли професори SEAS Катя Бертольді, Борис Козінський і Чжиган Суо.

«Розробка нових нейронних зондів та інтерфейсів є дуже міждисциплінарною проблемою, яка вимагає досвіду в біології, електротехніці, матеріалознавстві, механічній та хімічній інженерії», — сказав Ле Флох.

Співавторами дослідження були Сіюань Чжао, Рен Лю, Нікола Молінарі, Едер Медіна, Хао Шен, Чжеліан Ван, Джунсу Кім, Хао Шен, Себастьян Партар'є, Венбо Ван, Чанан Сесслер, Гуогао Чжан, Хюнсу Пак, Сіань Гонг, Ендрю Спенсер, Джонга Лі, Тяньян Є, Сінь Тан, Сяо Ван і Наньшу Лу.

Робота була підтримана Національним науковим фондом через Грант № DMR-2011754 Центру дослідження матеріалів та інженерії Гарвардського університету.

Гарвардська школа інженерів та прикладних наук Джона А. Полсона

Довідка з посиланням:

Ле Флош, П., та ін. (2023). Тривимірні просторово-часові нейронні зонди in vivo на основі фторованих еластомерів. Природа нанотехнології. doi.org/10.1038/s41565-023-01545-6.

Часова мітка:

Більше від Medical.net