2023-01-20 ペンシルベニア州立大学(PennState)
◆研究チームは、Huanyu “Larry” ChengとJames L. Henderson, Jr. が共同で行ったもので、この成果はnpj Flexible Electronics誌に掲載されました。
◆チェン教授は、「過去には、大脳皮質に直接貼り付けて表層の情報を検出する装置を開発した人もいましたが、これは侵襲性が低いものでした。しかし、脳内に装置を挿入しなければ、皮質間の情報を検出することは困難です。」と述べています。
◆この限界に対応するため、研究者たちは、脳内に挿入するプローブ型電極を開発しました。この方法の問題点は、柔軟な表面に配置することが難しく、脳組織へのダメージが大きすぎるプローブを複数回行わないと、神経細胞と脳の3Dレイアウトを得ることができないことです。
◆彼らのデバイスは、脳に挿入された後、3次元に飛び出すユニークなデザインに加えて、彼らのデバイスは、ポリエチレングリコールを生体適合性コーティングとして使い、硬さを出す用途で使用した。
<関連情報>
- https://www.psu.edu/news/engineering/story/pop-electrode-device-could-help-3d-mapping-brain/
- https://www.nature.com/articles/s41528-022-00219-y
皮質表面と皮質内多層膜の同時脳内インターフェイスのための折りたたみ式3次元神経電極アレイ Foldable three dimensional neural electrode arrays for simultaneous brain interfacing of cortical surface and intracortical multilayers
Ju Young Lee,Sang Hoon Park,Yujin Kim,Young Uk Cho,Jaejin Park,Jung-Hoon Hong,Kyubeen Kim,Jongwoon Shin,Jeong Eun Ju,In Sik Min,Mingyu Sang,Hyogeun Shin,Ui-Jin Jeong,Yuyan Gao,Bowen Li,Aizhan Zhumbayeva,Kyung Yeun Kim,Eun-Bin Hong,Min-Ho Nam,Hojeong Jeon,Youngmee Jung,Huanyu Cheng,Il-Joo Cho & Ki Jun Yu
npj Flexible Electronics Published:27 October 2022
DOI:https://doi.org/10.1038/s41528-022-00219-y
Abstract
Challenges in the understanding of three-dimensional (3D) brain networks by simultaneously recording both surface and intracortical areas of brain signals remain due to the difficulties of constructing mechanical design and spatial limitations of the implanted sites. Here, we present a foldable and flexible 3D neural prosthetic that facilitates the 3D mapping of complex neural circuits with high spatiotemporal dynamics from the intracortical to cortical region. This device is the tool to map the 3D neural transmission through sophisticatedly designed four flexible penetrating shanks and surface electrode arrays in one integrated system. We demonstrate the potential possibilities of identifying correlations of neural activities from the intracortical area to cortical regions through continuous monitoring of electrophysiological signals. We also exploited the structural properties of the device to record synchronized signals of single spikes evoked by unidirectional total whisker stimulation. This platform offers opportunities to clarify unpredictable 3D neural pathways and provides a next-generation neural interface.
