小型・無線・光電子工学マイクロシステムによる覚醒マウスの慢性神経記録
Sunwoo Lee1,2, Shahaboddin Ghajari3, Sanaz Sadeghi3
1School of Electrical and Electronic Engineering, Nanyang Technological University, Singapore, Singapore.
Nature electronics
|December 26, 2025
まとめ
研究者らは、長期神経記録のための小型、ワイヤレス光電子工学マイクロシステムを開発した。このインプラント可能なデバイスは、光を用いて電力とデータを転送し、神経モニタリング技術における課題を克服する。
科学分野:
- 神経科学
- 生体医工学
- 材料科学
背景:
- 長期神経記録は、複雑な行動や神経疾患の理解に不可欠である。
- 既存の技術は、モーションアーチファクトや大型インプラントなどの課題に直面している。
- 慢性神経モニタリングのための小型化されたワイヤレスソリューションが必要とされている。
研究 の 目的:
- 神経記録のためのサブナノリットル体積、テザーレス光電子工学マイクロシステムを開発すること。
- 現在の神経インプラント技術の限界を克服すること。
- 慢性生体内神経活動モニタリングを可能にすること。
主な方法:
- 光起電力と発光ダイオード（LED）データ転送の両方に単一のAlGaAsダイオードを利用した。
- 低ノイズ増幅と信号エンコーディング（パルス位置変調）のために相補型金属酸化膜半導体（CMOS）回路を採用した。
- 生体媒体中での堅牢なカプセル化のために、2D材料処理、真空アニーリング、原子層堆積を統合した。
主要な成果:
- 神経記録のためのサブナノリットル体積、テザーレス光電子工学マイクロシステムを実証した。
- 覚醒マウスにおける慢性（365日間）生体内神経記録を達成した。
- デバイスは光を用いて効果的に電力を無線転送し、データを転送する。
結論:
- 開発された光電子工学マイクロシステムは、長期的な低侵襲神経記録のための有望なソリューションを提供する。
- この技術は、インプラント可能な神経インターフェースに関連する主要な課題を克服する。
- 自由に振る舞う被験者における神経回路や疾患の研究に新たな可能性を可能にする。
