2024.08.22.Absztrakt
Az invazív mikroelektródokon keresztüli elektromos stimulációt gyakran alkalmazzák neurológiai és pszichiátriai állapotok széles körének kezelésére. Figyelemre méltó sikere ellenére a stimulációs teljesítmény nem fenntartható, mivel az elektródákat idegen testre adott reakciók miatt gliózis veszi körül. A mágneses stimuláció ezeket a korlátozásokat azáltal küszöböli ki, hogy kiküszöböli a fém-elektróda érintkezés szükségességét. Ebben a tanulmányban egy új, mikrogyártású szolenoid induktort (80 µm × 40 µm) mutatunk be mágneses maggal, amely képes aktiválni az idegszövetet.
A beültethető mikromágneses stimulációnak (µMS) számos előnye van az elektróda alapú stimulációval szemben. A nanogyártási technológia fejlesztései lehetővé tették számunkra, hogy ultrakicsi, mágneses maggal rendelkező szolenoidokat hozzunk létre, amelyek nagyobb mágneses mezőket képesek generálni, miközben teljesen biokompatibilis bevonatba vannak ágyazva. Az új, mikrogyártású szolenoid sikeresen aktiválta az idegszövetet, és ezért életképes alternatívát kínál a jelenlegi neurális interfészeszközökkel szemben az alapvető idegtudományi és klinikai alkalmazásokban, bár további vizsgálatokra van szükség.
a. ábra Az új mikroszolenoid által kibocsátott mágneses fluxussűrűség mérésére használt beállítás egy NV gyémántérzékelőn alapuló, egyedileg épített rendszerrel. b. Az (a) beállításban használt pásztázási ablak látható. c. A beállítás a µMS koncepciójának igazolását alkalmazta mikro/makroszolenoidok használatával akut agyszeletekben.
Ábra. Thy1-GCaMP6s transzgénikus egerek agyszeletének epifluoreszcens mikrográfiája, amely a fluoreszcencia változását mutatja µMS-re adott válaszként, (felső) makroszolenoid és (alsó) mikroszolenoid használata esetén.
Képalkotó technológia elemzése
ADhyana 400BSIkamerát használtak transzgénikus egerek agyszeleteinek radiofluoreszcens mikroszkópos képeinek megfigyelésére. Jó kontraszttal és érzékenységgel rendelkezik, kiváló kvantumhatásfokot és alacsony zajt biztosít UV hullámhosszakon, a nagy dinamikatartományú 16 bites mód pedig lehetővé teszi a világos látóterű és fluoreszcencia képalkotását még akkor is, ha a fluoreszcencia jel nagyon alacsony. A különböző méretű szolenoidok sugárzásváltozásai az egér agyszeletekhez képest intuitívan láthatók a képen, így előzetesen meghatározható a séma megvalósíthatósága. A szubmilliméteres és milliméteres tekercsek az alkalmazott áramot mágneses fluxussá alakítják, amely ezután egy olyan erős elektromos térgradienst indukál, amely elég erős ahhoz, hogy megmozgassa az ionokat, és azokat a neuron válaszának érzékelésére (vagy elnyomására) taszítsa.
Referenciaforrás：
1. Khalifa, A., Zaeimbashi, M., Zhou, TX et al. Mikrogyártású mágneses maggal ellátott szolenoidok fejlesztése mikromágneses idegi stimulációhoz. Microsyst Nanoeng 7, 91 (2021). https://doi.org/10.1038/s41378-021-00320-8
