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使用无线电源点亮微小的神经刺激器

时间:2019-06-13 08:38 作者:http://www.xintaiqc.

允许高效的功率传输和与深部区域目标神经元的长距离通信,目的是人类应用。

使用无线电源点亮微小的神经刺激器

是毫米级(mm)的缩影,以防止侵入性手术感染,炎症和手术后创伤。

表征结果和操作原型的图像。(a,b)蚀刻的Si腔的SEM图像。(c,d)分别对腔体进行后涂层和先前的Al涂层。(e,f)用于​​腔表面粗糙度的定量分析的AFM图像(以μm为单位的x轴单位,以nm为单位的y轴)。(g)制造的单通道光学神经刺激器。h Rx线圈耦合单通道光学神经刺激器。(i,j)光学刺激器由Tx线圈无线供电。图片来源:Microsystems&Nanoengineering,doi:10.1038 / s41378-019-0061-6

使用光遗传技术,使用小于一粒米的微型线圈可以改善针对神经元的可植入光学装置。科学家可以利用这种方法传播光脉冲,在转基因神经元中打开或关闭蛋白质表达。到目前为止,神经科学家已经使用笨重的电缆和电池来控制和收集来自这些实验装置的数据。在最近的一项研究中,Wasif Khan和美国电子与计算机工程与生理学跨学科的一组研究人员开发了一种完全无线的原型来取代庞大的硬件。

汗等人。使用有限元法(FEM)和高频结构刺激器(HFSS)软件模拟Rx和Tx线圈之间的感应链路的电磁特性; 显示模拟Tx线圈与工作中设计的线圈之间的相似性。科学家研究了光学特性,结果表明,与波导或穿透探针相比,神经刺激器可以更少侵入性地进入深部脑细胞。虽然数据显示反射器耦合刺激器的优异光学性能,但是随着较厚的组织切片,强度显着降低。与裸露的刺激器相比,目前的工作中反射器耦合刺激器的强度明显更高有效的深部脑刺激,无深部脑组织侵犯。汗等人。类似地测试和优化了神经刺激器原型的热特性,电磁特性和功率传递效率。为了在动物模型中进行转化研究,科学家们提出将谐振器线圈植入颅骨和皮肤之间,而不需要连接到Tx或Rx线圈。

该过程对电磁辐射造成最小的侵入性和组织暴露。当他们将微型反射器耦合到μLED时,与裸μLED相比,光学反射器显示出显着增强的光强度。科学家控制了植入物生物相容性设置的操作温度,并在大鼠体内进行了实验,随后进行了组织学研究,以验证无线光学刺激在动物模型的初级视觉皮层中的功效。他们使用c-Fos生物标记物可视化该过程,该标记物在免疫染色时显示为绿色,作为光诱发神经元活动的报告物。

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