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956-2130天
David A Bjånes1, Spencer Kellis2, Robert Nickl3
1Department of Biology and Biological Engineering, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA; Tianqiao and Chrissy Chen Institute for Neuroscience, CA, USA.
Acta biomaterialia
|March 4, 2025
概括
大脑计算机接口 (BCI) 微电极随着时间的推移显著降解,但喷射氧化膜 (SIROF) 电极保持了比 (Pt) 更好的神经记录,尽管有身体损伤.
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:
- 大脑计算机接口 (BCI) 的临床成功依赖于稳定的神经记录和刺激.
- 材料退化和生物挑战限制了长期的BCI性能.
- 了解微电极降解对于BCI设备的寿命至关重要.
研究的目的:
- 在人类慢性植入后系统量化微电极损伤.
- 为了将物理降解与体内功能表现相关联.
- 为了比较 (Pt) 和喷射氧化膜 (SIROF) 电极的长期稳定性.
主要方法:
- 扫描电子显微镜 (SEM) 分析了来自11个探索的Neuroport阵列的980个微电极.
- 在三个四肢的个体中植入956-2130天.
- 物理损伤指标与体内记录 (SNR,噪声,阻抗) 和刺激数据的相关性.
主要成果:
- 与Pt电极相比,SIROF电极显示出更大的物理降解,但记录神经活动 (SNR) 的可能性是Pt电极的两倍.
- 在SIROF电极中的1kHz阻抗与物理损伤和性能指标有很强的相关性.
- 在受刺激的电极上观察到一种新的降解类型,但与刺激参数没有关联的显著损害.
结论:
- 尽管物理降解,SIROF电极在Pt电极上提供了优越的神经记录稳定性.
- 电极阻抗是SIROF体内降解的可靠指标.
- 研究结果表明,对于稳定,长期的BCI电气接口,需要改进制造或创新设计.
