研究使用高密度微电极阵列的工程神经网络的输入输出关系
Jens Duru1, Benedikt Maurer1, Ciara Giles Doran1
1Laboratory of Biosensors and Bioelectronics, Institute for Biomedical Engineering, University and ETH Zurich, Gloriastrasse 35, Zurich, 8092, Switzerland.
Biosensors & bioelectronics
|August 27, 2023
概括
本研究介绍了一种使用小鼠神经元在微电极阵列上的平台,用于可复制的神经网络研究. 该系统精确地控制刺激,以映射网络反应并理解神经元通信.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 生物工程是生物工程.
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- "自下而上的神经科学"采用工程化的生物神经网络来简化神经元活动研究.
- 现有的平台缺乏精确度来详细分析网络对受控刺激的反应.
研究的目的:
- 为建立和分析小型工程神经网络提供一个新的平台.
- 通过受控电刺激来研究神经网络活动的精确调制.
主要方法:
- 使用在平面互补金属氧化物半导体 (CMOS) 微电极阵列 (MEAs) 上培养的初级大鼠神经元.
- 开发了一种用于在每个网络700多个电极中进行重复刺激和记录的系统.
- 使用微通道来优化刺激参数和网络响应.
主要成果:
- 在经过重复刺激后,在15毫秒的窗口内实现可重复的神经网络反应.
- 证明刺激位置显著影响早期网络反应.
- 通过改变刺激幅度和频率来确定离散网络过渡点.
- 使用矢量场可视化尖峰传播路径.
结论:
- 开发的CMOS MEA平台可以精确控制和分析工程神经网络.
- 高度可重现的活动模式可以通过刺激参数引起和调节.
- 该平台为神经元通信和网络动态的详细调查提供了便利.
