一种可植入的压电超声刺激器 (ImPULS),用于深层大脑激活
Jason F Hou1, Md Osman Goni Nayeem1, Kian A Caplan2
1Media Lab, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, 02139, USA.
Nature communications
|June 4, 2024
概括
研究人员开发了一种可植入的压电超声刺激器 (ImPULS),用于精确的神经刺激. 这种新型设备为深度大脑调节提供了稳定,非遗传的方法,彻底改变了神经疾病治疗方法.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 神经科学是一个神经科学.
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 基于电极的神经刺激因免疫反应和电场透而面临精度和寿命的限制.
- 对深层大脑目标的跨膜超声波刺激受到骨和组织分散的有限空间分辨率的阻碍.
研究的目的:
- 推出一种新的可植入的压电超声刺激器 (ImPULS),用于精确的局部神经调制.
- 为了证明ImPULS在深度大脑刺激应用中的有效性和稳定性.
主要方法:
- 开发一种完全封装的,灵活的压电微机超声波传感器,使用生物相容的酸盐酸盐.
- 在小鼠海马片上进行体外试验,以确认神经元刺激.
- 在麻醉小鼠体内研究,以评估海马细胞激活 (c-Fos表达) 和多巴胺释放调节在黑色物质中.
主要成果:
- ImPULS成功地产生了超声波焦点压力 (100kPa) 来调节神经元活动.
- 在海马片中证明了ex vivo神经元激发.
- 在活体中显示了海马细胞激活和黑色物质中多巴胺释放的时间锁定调节.
结论:
- ImPULS为空间局部的神经刺激提供了一个稳定的非遗传平台.
- 这项技术使精确的深度大脑调制成为可能,为治疗神经系统疾病和探索大脑功能开辟了新的途径.
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