电磁干扰屏蔽的石墨烯铜神经接口用于磁调制下的实时电生理学

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:

• 磁性神经调节提供无线深层大脑刺激,但面临着影响神经记录的电磁干扰 (EMI) 的挑战.
• 传统的金属电极容易受到EMI的影响,这阻碍了刺激期间精确的电生理学监测.
• 在磁性神经调节期间实时调查大脑活动对于理解神经动力学至关重要.

研究的目的:

• 开发一种电磁干扰屏蔽的神经探针,用于在磁性神经调节过程中进行高准确度的in vivo电生理学记录.
• 在有针对性的磁刺激过程中,使大脑深部区域的神经活动能够同时监测.
• 通过使用这个新的记录平台,调查潜在的动机行为的神经电路机制.

主要方法:

• 将石墨烯电极与铜屏蔽层集成在一起,以尽量减少EMI.
• 开发一种神经探针设计,以抑制宽带电磁干扰.
• 在自由移动的小鼠中,从侧面下丘脑区域 (LHA) 和腹膜区域 (VTA) 进行同时的电生理记录.
• 应用神经元特异性磁力机械刺激的LHAGABAergic神经元.

主要成果:

• 带有EMI屏蔽的探头在磁刺激下实现了稳定,高保真的神经记录.
• 在动机养任务中观察到LHA-VTA电路的激活.
• 电路激活的关键指标包括升高的发射速度,增加的β频段振荡和增强的区域间同步.
• 证明了探测器在深度大脑刺激期间实时监测神经动态的能力.

结论:

• 开发的EMI屏蔽神经探测器是实时无线磁深大脑神经调节的强大平台.
• 这项技术克服了EMI的局限性,在刺激过程中实现了精确的神经记录.
• 开辟了神经科学和神经学的机械学研究和治疗发展的新途径.