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IEEE Trans Biomed Eng:科学家们发明超微电极用于刺激神经元

来源:本站原创 2019-02-16 18:38

2019年2月16日 讯 /生物谷BIOON/ --神经电刺激是一种正在不断发展的技术,其在诸如帕金森氏病的神经障碍中具有有益的治疗效果。虽然已经取得了许多进步,但是植入的装置随着时间的推移而恶化并且导致神经组织中的瘢痕形成。在最近发表的一篇论文中,匹兹堡大学的Takashi D. Y. Kozai详细描述了一种侵入性较小的刺激方法,该方法将使用由光激活的无束线超小电极,这种技术可以减轻当前方法造成的损害。


(图片来源:J. Mater. Chem. B, 2015,3, 4965-4978)

“通常采用神经刺激,为了维持心灵与机器之间的联系,从大脑内部的植入电极到身体外的控制器都有经皮电缆,”授Kozai说:“大脑的活动会导致炎症,疤痕和其他负面影响。我们希望通过用长波长光和超小型无电极电极替换这种大电缆来减少一些损伤。”

光电效应是指光子撞击物体并引起电位的局部变化。 Kozai的团队在进行其他成像研究时发现了它的优势。

 “我们小组决定将这种光电效应的特性用于我们在神经刺激方面的优势,”Stocking说。 “我们利用近红外激光的电势变化来激活大脑中的无束电极。”

该实验室创造了一种直径为7-8微米或大约为神经元尺寸(17-27微米)的碳纤维植入物,并且Stocking使用双光子显微镜在幻像脑上模拟了它们的方法。她测量了性质并分析了影响,以确定光电效应的电势是否以类似于传统神经刺激的方式刺激细胞。

“我们发现光刺激是有效的,”Stocking说。 “温度升高并不显着,这降低了热损伤的可能性,并且在类似条件下,活化细胞更接近电极而不是电刺激,这表明空间精度增加。”

“我们没想到的是,这种光电刺激方法使我们能够刺激不同的,更离散的神经元群,而不是通过电刺激来实现。” Kozai说:“这为研究人员提供了另一种工具箱工具来探索神经系统中的神经回路。

Kozai的团队目前正在进一步研究推进这项技术的其他机会,包括更深入的组织和无线药物输送。(生物谷Bioon.com)

资讯出处:Bioengineers create ultrasmall, light-activated electrode for neural stimulation

原始出处:Kaylene C. Stocking et al, Intracortical neural stimulation with untethered, ultrasmall carbon fiber electrodes mediated by the photoelectric effect, IEEE Transactions on Biomedical Engineering (2019). DOI: 10.1109/TBME.2018.2889832

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