22/08/24Abstrakt
Elektresch Stimulatioun iwwer invasiv Mikroelektrode gëtt dacks benotzt fir eng breet Palette vun neurologeschen a psychiatresche Konditiounen ze behandelen. Trotz sengem bemierkenswäerte Succès ass d'Stimulatiounsleistung net nohalteg, well d'Elektroden duerch Friemkierperreaktiounen duerch Gliose agekapselt ginn. Magnéitesch Stimulatioun iwwerwënnt dës Aschränkungen andeems se de Besoin fir e Metall-Elektrode-Kontakt eliminéiert. Hei demonstréiere mir eng nei mikrofabrizéiert Solenoidspole (80 µm × 40 µm) mat engem Magnéitkär, deen neuronalt Gewief aktivéiere kann.
Implantéierbar mikromagnetesch Stimulatioun (µMS) huet verschidde Virdeeler géintiwwer elektrodenbaséierter Stimulatioun. Verbesserungen an der Nanofabrikatiounstechnologie hunn et eis erméiglecht, ultrakleng Solenoiden mat Magnéitkären ze kreéieren, déi méi grouss Magnéitfelder generéiere kënnen, während se komplett an enger biokompatibeler Beschichtung agekapselt sinn. En neit mikrofabrizéiert Solenoid huet erfollegräich Nervengewebe aktivéiert a weist dofir Potenzial als eng machbar Alternativ zu aktuellen neurale Schnëttstellinstrumenter fir Basisneurowëssenschaften a klinesch Uwendungen, obwuel weider Fuerschung néideg ass.
Abb. a Den Opbau, deen zur Miessung vun der magnéitescher Fluxdicht benotzt gëtt, déi vum neie Mikrosolenoid emittéiert gëtt, mat Hëllef vun engem speziell gebauten System baséiert op engem NV-Diamantsensor. b D'Scanfenster gëtt am Opbau (a) gewisen. c Den Opbau huet de Proof-of-Concept vu µMS mat Hëllef vun de Mikro-/Makrosolenoiden an akuten Gehirscheiwen benotzt.
Abb. Epifluoreszenzmikrographie vun enger Gehirscheif vun transgenen Thy1-GCaMP6s Mais, déi d'Ännerung vun der Fluoreszenz als Äntwert op µMS weist, wann e (uewen) Makrosolenoid an e (ënnen) Mikrosolenoid benotzt ginn.
Analyse vun der Bildgebungstechnologie
DenDhyana 400BSID'Kamera gouf benotzt fir Radiofluoreszenzmikroskopesch Biller vun de Gehirscheiwen vun transgenen Mais ze observéieren. Si huet gudde Kontrast a Sensibilitéit, bitt exzellent Quanteeffizienz a wéineg Rauschen bei UV-Wellenlängten, an den 16-Bit-Modus mat héijem dynameschem Beräich erlaabt d'Bildgebung vum Hellfeld a vun der Fluoreszenz, och wann de Fluoreszenzsignal ganz niddereg ass. D'Stralungsännerunge vu verschiddene Gréisste vu Solenoiden op d'Gehirscheiwen vu Mais kënnen intuitiv am Bild gesi ginn, fir d'Machbarkeet vum Schema virleefeg ze bestëmmen. Submillimeter- a Millimeterspule konvertéieren de ugewandte Stroum a Magnéitflux, wat dann en elektresche Feldgradient induzéiert, dee staark genuch ass, fir Ionen ze beweegen an se ze drécken, fir d'Äntwert vum Neuron ze erkennen (oder z'ënnerdrécken).
Referenzquell：
1. Khalifa, A., Zaeimbashi, M., Zhou, TX et al. D'Entwécklung vu mikrofabrizéierte Solenoiden mat Magnéitkären fir mikromagnetesch neural Stimulatioun. Microsyst Nanoeng 7, 91 (2021). https://doi.org/10.1038/s41378-021-00320-8
