Interfaz Optoelectro fisiológica a Gran Escala y Sin Fibra para la Interacción a Microescala de Múltiples Regiones...

Área de la Ciencia:

• Neurociencia
• Ingeniería Biomédica
• Optoelectrónica

Sus antecedentes:

• La comprensión de las complejas redes cerebrales requiere herramientas de alta resolución espaciotemporal para la grabación y estimulación neuronal simultánea.
• Las tecnologías existentes, como las sondas CMOS, tienen limitaciones en la interacción a microescala y la capacidad de estimulación.
• La optogenética ofrece estimulación específica de neuronas, pero los métodos convencionales causan perturbaciones inespecíficas debido a los grandes volúmenes de iluminación.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un cabezal totalmente integrado que combine optoelectrodos de microLED, circuito integrado CMOS e interposer flexible para una implementación miniaturizada.
• Permitir la interacción bidireccional a microescala con neuronas a alta precisión espaciotemporal.
• Avanzar en la optogenética proporcionando estimulación y registro localizados en múltiples regiones cerebrales.

Principales métodos:

• Técnicas avanzadas de micromecanizado para integrar electrodos de registro y microemisores de luz (μLED).
• Interacción independiente de 384 canales en microsegundos habilitada por un circuito de bajo consumo y eficiente en área.
• Ensamblaje híbrido compacto y fiable utilizando un sistema basado en cable de poliamida.

Principales resultados:

• Un cabezal compacto y ligero (23,8×28,8 mm², 3,5 g) logró la mayor densidad de canales reportada (0,56 canales/mm²).
• Se demostró la viabilidad in vivo en un ratón transgénico, identificando >160 neuronas.
• Se mostraron efectos locales y de amplio alcance de la estimulación optogenética focal.

Conclusiones:

• Se implementó con éxito un prototipo de interfaz optoelectro fisiológica híbrida integrada a gran escala.
• Se verificó la viabilidad del sistema in vivo, lo que representa un avance significativo en la tecnología de interfaces neuronales.
• Esta plataforma totalmente integrada amplía las capacidades de las sondas basadas en μLED anteriores a un sistema completo y de alto rendimiento.