Un microsistema optoelectrónico subnanolitro sin cables para el registro neuronal crónico en ratones despiertos

Área de la Ciencia:

• Neurociencia
• Ingeniería Biomédica
• Ciencia de Materiales

Sus antecedentes:

• El registro neuronal a largo plazo es crucial para comprender los comportamientos complejos y los trastornos neurológicos.
• Las tecnologías existentes enfrentan desafíos como artefactos de movimiento e implantes voluminosos.
• Necesidad de soluciones miniaturizadas e inalámbricas para la monitorización neuronal crónica.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un microsistema optoelectrónico sin cables y de volumen subnanolitro para el registro neuronal.
• Superar las limitaciones de las tecnologías actuales de implantes neuronales.
• Permitir la monitorización crónica de la actividad neuronal in vivo.

Principales métodos:

• Se utilizó un solo diodo AlGaAs tanto para la alimentación fotovoltaica como para la transferencia de datos mediante diodo emisor de luz (LED).
• Se emplearon circuitos de metal-óxido-semiconductor complementarios (CMOS) para amplificación de bajo ruido y codificación de señales (modulación por posición de pulso).
• Se integró el procesamiento de materiales 2D, el recocido al vacío y la deposición de capas atómicas para un encapsulamiento robusto en medios biológicos.

Principales resultados:

• Se demostró con éxito un microsistema optoelectrónico sin cables y de volumen subnanolitro para el registro neuronal.
• Se lograron registros neuronales crónicos (365 días) in vivo en ratones despiertos.
• El dispositivo transfiere eficazmente la energía y los datos de forma inalámbrica utilizando luz.

Conclusiones:

• El microsistema optoelectrónico desarrollado ofrece una solución prometedora para el registro neuronal crónico y mínimamente invasivo.
• Esta tecnología supera los desafíos clave asociados con las interfaces neuronales implantables.
• Permite nuevas posibilidades para el estudio de circuitos y trastornos neuronales en sujetos que se comportan libremente.