一个高度可扩展的Poisson编码的视网膜光遗传刺激器,具有完全模拟的基于ED的自适应尖峰检测和闭环校准

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.
• 视觉遗传学 视觉遗传学

背景情况:

• 光遗传刺激是神经假肢的一个有希望的工具,但在实现高通道数量,能源效率和精确控制方面仍然存在挑战.
• 目前的系统往往在可扩展性和适应个体患者变异方面扎.

研究的目的:

• 介绍一款可完全植入的,通过感应驱动的光遗传刺激器,旨在增强假肢视力.
• 为了提高刺激效率,通路特异性,能源效率和通道数量可扩展性.
• 开发基于神经反的自适应光强度控制的闭环系统.

主要方法:

• 通过拉斯特扫描和Poisson编码刺激利用opsin光子集成特性,实现统一的功率和减少的布线.
• 实现了一个紧的,功率高效的,SNR增强的,没有ADC的尖端检测电路,用于实时反.
• 在180nm CMOS中制造了3x3mm IC,并与使用InGaN在蓝宝石上的100通道定制 optrode阵列相结合.

主要成果:

• 展示了一个可扩展的系统,支持更多的刺激通道,而不会影响安全性或功能.
• 根据视网膜质细胞 (RGC) 激增活动,实现了基于LED光强度的自适应控制.
• 经过验证的电路级性能,系统级有效性和体外性能,显示出与现有系统相比的优势.

结论:

• 开发的光遗传刺激器为假肢视觉应用提供了显著的改进.
• 闭环适应性确保了一致和有效的刺激,提高视觉感知质量和能源效率.
• 该系统的可扩展性和效率代表了可植入神经刺激技术的重大进步.