24.08.2022Абстрактный
Электрическая стимуляция с помощью инвазивных микроэлектродов широко используется для лечения широкого спектра неврологических и психиатрических заболеваний. Несмотря на значительный успех, эффективность стимуляции не является устойчивой, поскольку электроды инкапсулируются глиозом из-за реакции на инородное тело. Магнитная стимуляция преодолевает эти ограничения, устраняя необходимость контакта металла с электродом. В данной работе мы демонстрируем новый микроизготовленный соленоидный индуктор (80 мкм × 40 мкм) с магнитным сердечником, способный активировать нейронную ткань.
Имплантируемая микромагнитная стимуляция (µMS) имеет ряд преимуществ перед стимуляцией с помощью электродов. Усовершенствования в технологии наноизготовления позволили нам создать сверхмалые соленоиды с магнитными сердечниками, способные генерировать более сильные магнитные поля, будучи при этом полностью заключенными в биосовместимое покрытие. Новый микроизготовленный соленоид успешно активировал нервную ткань и, следовательно, демонстрирует потенциал в качестве жизнеспособной альтернативы существующим инструментам нейронного интерфейса для фундаментальных нейробиологических исследований и клинических применений, хотя необходимы дальнейшие исследования.
Рис. а. Установка, используемая для измерения плотности магнитного потока, излучаемого новым микросоленоидом, с помощью специально разработанной системы на основе NV-алмазного датчика. b. Показано окно сканирования, используемое в установке (а). c. Установка, использованная для демонстрации концепции микромасс-спектрометрии с использованием микро/макросоленоидов в острых срезах головного мозга.
Рис. Эпифлуоресцентная микрофотография среза мозга трансгенных мышей Thy1-GCaMP6s, демонстрирующая изменение флуоресценции в ответ на µMS при использовании (сверху) макросоленоида и (снизу) микросоленоида.
Анализ технологии визуализации
ОнДхьяна 400BSIДля наблюдения радиофлуоресцентных микроскопических изображений срезов мозга трансгенных мышей использовалась камера. Она обладает хорошим контрастом и чувствительностью, обеспечивает превосходную квантовую эффективность и низкий уровень шума в УФ-диапазоне, а 16-битный режим с высоким динамическим диапазоном позволяет получать изображения в светлом поле и флуоресценции даже при очень низком уровне флуоресцентного сигнала. Изменения излучения соленоидов разного размера на срезах мозга мышей наглядно видны на изображении, что позволяет предварительно определить осуществимость схемы. Субмиллиметровые и миллиметровые катушки преобразуют приложенный ток в магнитный поток, который затем индуцирует градиент электрического поля, достаточно сильный для перемещения ионов и их воздействия на нейронный ответ (или его подавления).
Источник информации：
1. Халифа, А., Заимбаши, М., Чжоу, ТХ и др. Разработка микроизготовленных соленоидов с магнитными сердечниками для микромагнитной нейронной стимуляции. Microsyst Nanoeng 7, 91 (2021). https://doi.org/10.1038/s41378-021-00320-8
