一个无线,太阳能,光电子系统,用于无空间限制的长期光遗传神经调节
Jaejin Park1, Kyubeen Kim1, Yujin Kim2
1Functional Bio-integrated Electronics and Energy Management Lab, School of Electrical and Electronic Engineering, Yonsei University, 50 Yonsei-ro, Seodaemun-gu, Seoul 03722, Republic of Korea.
Science advances
|September 27, 2023
概括
这项研究引入了一种新的无线,太阳能发电设备,用于自由移动动物的光遗传学. 这种灵活的系统可以实现慢性,无电池的神经调节,克服当前技术的局限性.
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:
- 当前的无线光遗传系统通常需要电池或大型充电设备,限制实验时间和动物的移动.
- 这些局限性阻碍了对自由行为受试者神经回路的长期,不受限制的研究.
- 对于长期的体内应用,需要无,自给自足的光遗传工具.
研究的目的:
- 开发一种用于慢性神经调节的无线,太阳能,灵活的光电子设备.
- 为了克服由电池依赖或线圈驱动的光遗传系统所造成的时空约束.
- 为了使完全自由的动物能够长期,按需的神经调节.
主要方法:
- 利用高效率,薄的InGaP/GaAs并联灵活的光伏来从环境光中收集能量.
- 集成蓝牙系统用于无线控制和数据传输.
- 设计了一种灵活的光电子设备,用于慢性植入和操作.
- 在小鼠中通过持续刺激二级运动皮层来证明设备的功能.
主要成果:
- 该太阳能设备在没有更换电池或外部充电基础设施的情况下实现了超过一个月的慢性运行.
- 该系统通过有针对性的神经调节使小鼠能够持续地表现出运动行为.
- 该设备通过蓝牙展示了可靠的无线电源和控制.
- 灵活的设计将动物移动的限制降到最低.
结论:
- 开发的无线,太阳能光电设备为自由行为动物的慢性,不受约束的神经调节提供了突破.
- 这项技术消除了对电池和外部充电的需求,从而实现了前所未有的实验自由.
- 该系统具有很大的潜力,可以通过促进长期,无空间的体内研究来推进神经科学研究.
