深层金字塔神经元的结构和功能变化,这些神经元围绕着植入于老鼠运动皮层的微电极阵列

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 生物材料科学 生物材料科学
• 神经工程 神经工程是神经工程.

背景情况:

• 植入的电极对于了解大脑功能和治疗神经系统疾病至关重要.
• 外体对植入电极的反应可能会损害设备的有效性和信号完整性.
• 以前的研究已经探索了设备-组织相互作用,但对周围神经元的直接功能评估是有限的.

研究的目的:

• 研究深层金字塔神经元中的结构和功能变化,这些神经元与植入的或聚胺电极相邻.
• 为了将观察到的神经元变化与长期植入的大脑与计算机接口中的信号降解的潜在机制相关联.

主要方法:

• 全细胞电生理学和2光子成像被用来评估300微米厚的组织片中的单个神经元.
• 在1或6周前植入的电极周围的神经元被分析结构和功能特性.
• 评估了基于和聚胺的电极材料.

主要成果:

• 植入电极附近的神经元表现出被破坏的树树和减少的脊柱密度.
• 观察到自发刺激后突触电流频率的降低和降低的松动幅度.
• 在周围的神经元中,发现了增加的尖峰频率适应和filopodia密度.

结论:

• 植入的电极会在附近的神经元中引发显著的结构和功能变化.
• 这些神经元变化可能解释了慢性电极使用中常见的信号损失和不稳定性.
• 这项研究为电极-组织相互作用提供了新的见解,影响神经植入物设计和性能.