柔軟なマイクロ電極を用いた、行動中の非ヒト霊長類における再現可能でドリフトの少ない記録

科学分野:

• 神経科学
• 生物医学工学
• 材料科学

背景:

• 非ヒト霊長類（NHP）における従来の剛性マイクロ電極アレイは、機械的ミスマッチによる組織損傷と信号不安定性を引き起こします。
• 脳の微細な動きはニューロンのドリフトを引き起こし、慢性および急性の記録における単一ユニット追跡を損ないます。
• NHPの硬膜を介した柔軟な電極の送達は、重大な技術的課題をもたらします。

研究 の 目的:

• 覚醒した行動中のNHPにおける急性および反復神経生理学的記録のための柔軟なマイクロ電極アレイシステムの開発と検証。
• 超薄型柔軟電極をNHPの脳に挿入する技術的障壁の克服。
• 剛性プローブと比較して、柔軟な電極が単一ユニットのドリフトを低減する効果の実証。

主な方法:

• 厚さ7μm、32サイトのParylene-C柔軟マイクロ電極アレイの作製。
• 同心ガイドチューブとマイクロワイヤーシャトルを使用した、新しい「テレスコピック」挿入方法の開発。
• 遅延反応課題を実行している覚醒したアカゲザルにおける、無傷の硬膜を貫通する急性および反復穿刺。

主要な成果:

• 覚醒したNHPにおいて、単一ユニット記録の成功率80%を達成しました。
• 1〜2時間のセッションを通じて、前頭前野および後頭頂皮質からの、タスクに反応する安定した神経活動を記録しました。
• 剛性プローブと比較して、柔軟な電極を使用した単一ユニットのドリフト（数百から数十ミクロン）の大幅な低減を実証しました。

結論:

• 柔軟なマイクロ電極アレイは、NHP神経科学のための実用的で信頼性の高いソリューションを提供します。
• 開発された挿入技術により、新しい頭蓋切開なしでの反復的で安定した記録が可能になります。
• この技術は、大型動物モデルにおける超安定した長期神経生理学の可能性を前進させます。