Zachte elektronica herdefinieert hersensondes
Een nieuw "Zwitsers-roll" neuraal sondeontwerp belooft 3D-hersenmapping met flexibele elektronica, die rijkere neurale gegevens, verminderde weefselstress en potentiële doorbraken in prothetica en bionische visie biedt.
Een nieuwe generatie hersensondes zou de neurowetenschappen kunnen transformeren door onderzoekers in staat te stellen neurale activiteit in drie dimensies in te stellen in plaats van langs platte vlakken.Wetenschappers van Dartmouth College, de Universiteit van Pittsburgh, Oklahoma State University en medewerkers hebben een techniek ontwikkeld om platte zachte elektronica in cilindrische vormen te rollen, waardoor 3D -neurale sondes worden gecreëerd die de beperkingen van conventionele 2D -lay -outs overwinnen.Gerapporteerd in Nature Electronics, biedt deze innovatie - roos of rollen van zachte elektronica - een manier om rijkere gegevens op te nemen met minder weefselstress.
Traditionele neurale sondes, gebouwd op rigide halfgeleiderprocessen, zijn beperkt tot platte elektrode -opstellingen, waardoor de veel neuronen tegelijkertijd kunnen volgen.De rozenbenadering produceert in plaats daarvan dichte arrays van elektrodeschachten ingebed in flexibele cilindrische structuren, met instelbare afstand, toonhoogte en opnamediepte.Het ontwerp lijkt op een "Zwitserse rol", waarbij elke naar buitenpuntige schacht als een elektrode dient.Met deze flexibiliteit kunnen honderden opnamesites op een enkele sonde worden vastgelegd, waarbij neurale activiteit op meerdere diepten wordt vastgelegd, terwijl de ontsteking wordt geminimaliseerd.
De functies vallen op: een 3D-cilindrische vorm met aanpasbare arrays, multi-site elektrode-positionering en mechanische naleving die hersenweefselschade vermindert.Vergeleken met de Utah-array-de huidige gouden standaard-leveren de rosesondes diepteprofilering in plaats van alleen opnames op oppervlakniveau.Vroege demonstraties bij wakkere knaagdieren toonden aan dat de sondes de decodering van oriëntatieafstemming verbeterden, terwijl minder stress veroorzaakte in het omliggende weefsel.
De voordelen reiken verder dan het lab.Door kaarten met een hogere resolutie van neurale circuits te genereren, geven deze sondes onderzoekers betere hulpmiddelen om te begrijpen hoe populaties van neuronen gedrag coördineren.Klinisch bereikt hun potentiële bereik tot motorische protheses van de volgende generatie, waar hersensignalen robotachtige ledematen met grotere precisie kunnen drijven, of zelfs in bionische visiesystemen die een gedeeltelijk zicht herstellen.Toekomstig werk zal zich richten op het verbeteren van de stabiliteit en biocompatibiliteit op lange termijn, overstappen van experimenten op korte termijn naar chronische implantatie.Als het succesvol is, zou rollende zachte elektronica neurowetenschappen kunnen uitrusten met de langverwachte hulpmiddelen om de hersenen in 3D-details te onderzoeken, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor zowel fundamentele ontdekkingen als transformerende therapieën.