量化物理降解以及记录和刺激性能的980个内皮层微电极慢性植入三个人类956-2246天

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
• 医疗工程 医学工程

背景情况:

• 脑机界面 (BMI) 的临床成功需要稳定的神经记录和刺激.
• 长期将微电极植入人体皮质带来了生物和物质上的挑战.
• 量化微电极损伤对于长期的BMI稳定性至关重要.

研究的目的:

• 量化人类皮层中长期植入的微电极的物理损伤.
• 为了将微电极降解与功能结果 (记录和刺激) 相关联起来.
• 为了比较 (Pt) 和喷射氧化 (SIROF) 电极的性能和降解.

主要方法:

• 扫描电子显微镜 (SEM) 用于从扩展的Neuroport阵列中成像980个微电极.
• 在人类皮质中长期植入 (956-2246天) 后,分析了带有Pt和SIROF电极尖端的阵列.
• 损伤指标 (尖端金属损失,分离,组织粘附,绝缘损伤) 被评估并与功能数据 (SNR,阻抗,刺激) 相比较.

主要成果:

• 与Pt电极相比,SIROF电极显示出更高的物理降解,但记录神经活动 (SNR) 的可能性是Pt电极的两倍.
• 1kHz阻抗与SIROF电极的物理损伤和性能相关,作为潜在的体内降解量.
• 在受刺激的电极上观察到一种新的降解类型 ("pockmarked");树侵蚀可能会先于尖端损伤.

结论:

• 像阻抗这样的定量测量可以预测微电极的物理状态和性能.
• 结果将微电极降解与功能结果联系起来,这对于长期的BMI使用至关重要.
• 数据可以为改善BMI寿命提供改进的制造和新型电极设计的信息.