22/08/24Abstrakt
Elektrisk stimulering via invasive mikroelektroder brukes ofte til å behandle et bredt spekter av nevrologiske og psykiatriske tilstander. Til tross for den bemerkelsesverdige suksessen, er ikke stimuleringsytelsen bærekraftig siden elektrodene blir innkapslet av gliose på grunn av fremmedlegemereaksjoner. Magnetisk stimulering overvinner disse begrensningene ved å eliminere behovet for metall-elektrode-kontakt. Her demonstrerer vi en ny mikrofabrikert solenoidinduktor (80 µm × 40 µm) med en magnetisk kjerne som kan aktivere nevronvev.
Implanterbar mikromagnetisk stimulering (µMS) har flere fordeler fremfor elektrodebasert stimulering. Forbedringer innen nanofabrikasjonsteknologi har gjort det mulig for oss å lage ultrasmå solenoider med magnetiske kjerner som kan generere større magnetfelt samtidig som de er fullstendig innkapslet i et biokompatibelt belegg. En ny mikrofabrikert solenoid aktiverte nervevev og viser derfor potensial som et levedyktig alternativ til nåværende verktøy for nevral grensesnitt for grunnleggende nevrovitenskap og kliniske anvendelser, selv om ytterligere undersøkelser er nødvendig.
Fig. a Oppsettet som brukes til å måle den magnetiske fluksdensiteten som sendes ut av den nye mikrosolenoiden ved hjelp av et spesialbygd system basert på en NV-diamantsensor. b Skannevinduet vises brukt i oppsett (a). c Oppsettet brukte konseptbevis for µMS ved bruk av mikro-/makrosolenoider i akutte hjerneskiver.
Fig. Epifluorescensmikrografi av et hjernesnitt fra transgene Thy1-GCaMP6s-mus som viser endringen i fluorescens som respons på µMS ved bruk av en (øverst) makrosolenoid og en (nederst) mikrosolenoid.
Analyse av bildeteknologi
DeDhyana 400BSIKameraet ble brukt til å observere radiofluorescensmikroskopiske bilder av hjerneskivene til transgene mus. Det har god kontrast og følsomhet, gir utmerket kvanteeffektivitet og lav støy ved UV-bølgelengder, og 16-bitsmodusen med høyt dynamisk område tillater avbildning av lyst felt og fluorescens selv når fluorescenssignalet er svært lavt. Strålingsendringene fra solenoider i forskjellige størrelser til musehjerneskiver kan sees intuitivt i bildet, slik at man foreløpig kan bestemme gjennomførbarheten av skjemaet. Submillimeter- og millimeterspoler konverterer den påførte strømmen til magnetisk fluks, som deretter induserer en elektrisk feltgradient som er sterk nok til å bevege ioner og presse dem til å registrere (eller undertrykke) nevronens respons.
Referansekilde：
1. Khalifa, A., Zaeimbashi, M., Zhou, TX et al. Utvikling av mikrofabrikerte solenoider med magnetiske kjerner for mikromagnetisk nevral stimulering. Microsyst Nanoeng 7, 91 (2021). https://doi.org/10.1038/s41378-021-00320-8
