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光电模式的改变减少了对脑组织的损伤,改善了神经研究

物理学 2022-09-20 23:59:29

美国物理研究所 由硅衬底制成的薄而柔韧的玻璃氮化物探针集成了电极阵列和高密度光子学,用于神经读出和刺激

信用:维托利诺·兰齐奥 几十年来,放置在实验室样本大脑内部的电极的使用推动了神经科学领域的新发现

普通的硅基电极依赖于已有的生产方法,但是很硬,容易损伤大脑

更柔韧的基于聚合物的电极避免了这些问题,但是难以缩放,尤其是当集成光发射器用于神经元刺激时

劳伦斯·伯克利国家实验室的研究人员开发了一种组装光电二极管的技术,看起来可以两全其美

在《真空科学与技术杂志》上,科学家们证明了通过从探针尖端下面移除坚硬的硅材料,可以有效地制造半柔性发光电极

由此产生的设备被称为光电二极管,可以高分辨率研究大脑深层组织,以记录来自单个神经细胞的信号,并利用光波导等最先进的技术刺激小的神经元群

作者Vittorino Lanzio说:“在大脑中植入聚合物探针很有挑战性,但我们已经开发了一种非常简单的制造技术来解决这个问题。”

“它们的插入难度较低,因为它们不需要粘在硅或钨梭子上,这增加了插入过程中器件的占地面积

" 光电探测器目前只在实验动物中短期使用

尽管新的电极是朝着更好的生物相容性迈出的重要一步,但还需要开发更多的电极,以便长期用于人类

即使在休息时,呼吸的细微动作和血液流动的脉搏也会轻微地震动大脑

微小的移动会破坏电极的性能,损害大脑结构

这些损伤可能会提醒免疫细胞妨碍电极功能

作者斯特凡诺·卡布里尼说:“大脑的一致性甚至比果冻还松软。”

光电二极管由最初与硅结合的氧化物玻璃和氮化物制成

该小组使用纳米级蚀刻技术去除器件插入区域下方的硅

该团队通过在老鼠身上的实验测试了这种装置,发现这种半柔性装置可以插入老鼠的大脑中,而不需要使用硅或钨穿梭机,该装置将64个独立电极和高密度光子学封装在一个明显更小的横截面积中

研究人员希望神经科学家能让这种新设备发挥作用,并在电极中集成更多功能,例如随着该领域的发展,微流体将化学物质输送到大脑中

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