基于蓝宝石的Octrode用于低噪音的神经记录和光遗传学操纵

科学领域:

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

背景情况:

• 光遗传刺激与电生理学记录相结合,对于理解神经回路和行为至关重要.
• 植入式 optrodes 的进步是必要的,以改善空间时间分辨率的研究和临床应用.
• 当前的神经 optrodes 往往缺乏高强度光源与记录能力的整合,阻碍了深度大脑研究.

研究的目的:

• 开发一种新型的神经行为方法,整合同时进行电生理学记录和光遗传学刺激.
• 为了解决对深层大脑访问的强大,易于使用的 optrodes 的需求.
• 为了验证开发的 optrode in vivo 的性能.

主要方法:

• 在蓝宝石技术上使用化 (GaN) 制造单质神经 optrode.
• 高强度蓝色发光二极管 (LED) 与5x2记录阵列的集成.
• 嵌入金属接地介层以减轻LED引起的噪音工件.
• 电磁模拟和减噪技术的实验验证.
• 在小鼠嗅觉球和 gerbil 中间高级橄 (MSO) 的体内电生理学记录.

主要成果:

• 高强度蓝色LED与5x2记录阵列的单体集成成功.
• 使用金属接地间层显著减少LED引起的噪声产物.
• 在 vivo 中成功记录了小鼠嗅觉灯泡中的 mitra/tuft 细胞的作用潜力.
• 通过光遗传学刺激,通过光遗传学刺激确认了 gerbil MSO 神经元中动作潜能发射的升高,证明了深层大脑的访问.

结论:

• 开发的GaN-on-sapphire optrode可以同时进行低噪音的神经记录和深部大脑区域的光遗传学操纵.
• 这项技术为复杂的神经科学研究和潜在的临床应用提供了改进的时空分辨率.
• 该 optrode 的设计有效地解决了噪声干扰方面的挑战,为先进的神经接口开发铺平了道路.