超灵活的神经电极启用了同步的长期多巴胺检测和大脑深处的宽带慢性记录

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 生物医学工程 生物医学工程

背景情况:

• 刚性神经电极由于与大脑组织的机械不匹配,在体内长期稳定性不佳.
• 同时检测电生理信号和神经递质对于大脑科学研究至关重要.
• 现有的技术在实现神经活动和神经化学物质的稳定,长期监测方面面临挑战.

研究的目的:

• 开发一种稳定的电子接口,同时长期检测神经电活动和深处大脑中的多巴胺度.
• 为了提高电极的稳定性和灵敏性,使用一种新的纳米复合材料.
• 在药物管理期间,在动物模型中验证电极的性能.

主要方法:

• 用减少的石墨烯氧化物 (rGO) 和聚3,4-乙烯二氧化改性超灵活的神经电极的制造:聚4-硫酸盐 (rGO/PEDOT:PSS) 纳米复合材料.
• 在生体中,将电极植入动物大脑中,同时记录局部场电位 (LFP),激增活动和多巴胺水平.
• 在服用诺米芬辛时监测神经和电化学信号,以评估药物诱导的变化.

主要成果:

• 经过rGO/PEDOT:PSS修改的电极表现出增强的电稳定性和对多巴胺 (15 pA/μM) 的敏感性.
• 对神经活动 (LFPs,spiking) 和多巴胺波动的长期稳定记录在体内达到6周.
• 在服用诺米芬辛后,在动物的运动皮质和更深层中观察到神经元发射的增加,LFP功率的升高以及多巴胺水平的显著升高 (192 ± 29 nM).

结论:

• 开发的超灵活的神经电极为同时进行电生理学和电化学信号编码检测提供了稳定和高质量的平台.
• 这些电极对推进神经科学研究具有重大潜力,特别是在研究深层大脑功能和开发大脑机器接口方面.
• 经过证明的慢性监测能力为神经动力学和大脑中神经化学变化提供了前所未有的见解.