近紅外光照射對三叉神經節神經元體外神經突生長的影響

時間2024年8月22日

抽象的

透過侵入式微電極進行電刺激通常用於治療各種神經和精神疾病。儘管其取得了顯著的成功,但由於異物反應導致電極被膠質增生包裹,刺激效果難以持久。磁刺激透過消除金屬電極接觸點來克服這些限制。本文展示了一種新型微加工螺線管電感器(80 µm × 40 µm),其磁芯可以活化神經組織。

植入式微磁刺激(µMS)相比基於電極的刺激具有許多優勢。奈米加工技術的進步使我們能夠製造出具有磁芯的超小型螺線管,這些螺線管能夠產生更大的磁場,同時完全封裝在生物相容性塗層中。新型微加工螺線管成功活化了神經組織,因此有望成為目前神經介面工具在基礎神經科學和臨床應用中的可行替代方案,儘管這仍需進一步研究。

N1

圖 a:使用基於 NV 鑽石感測器的客製化系統測量新型微螺線管發射的磁通密度的裝置。 b:裝置 (a) 中使用的掃描視窗。 c:此裝置用於急性腦切片中使用微/宏螺線管進行 µMS 概念驗證

氮氣

圖:Thy1-GCaMP6s 轉基因小鼠腦切片的落射螢光顯微照片,顯示了使用(頂部)大螺線管和(底部)微螺線管時響應 µMS 時螢光的變化

影像技術分析

禪定 400BSI使用此相機觀察基因轉殖小鼠腦片的放射螢光顯微影像。這款相機具有良好的對比度和靈敏度,在紫外線波長下提供優異的量子效率和低噪聲,高動態範圍16位元模式即使在螢光訊號很弱的情況下也能實現明場和螢光成像。影像中可以直觀地看到不同尺寸螺線管對小鼠腦片的輻射變化,從而初步確定此方案的可行性。亞毫米和毫米線圈將施加的電流轉換成磁通量,進而感應出足夠強的電場梯度來移動離子並推動它們感知(或抑制)神經元的反應。

參考來源

1.Khalifa, A.、Zaeimbashi, M.、Zhou, TX 等人。用於微磁神經刺激的磁芯微加工螺線管的開發。 Microsyst Nanoeng 7, 91 (2021)。 https://doi.org/10.1038/s41378-021-00320-8

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