芯片上的神经平台使神经修复术更有效

EPFL的科学家已经开发了一种微型电子平台，用于在芯片上刺激和记录周围神经纤维。通过以高信噪比调制和快速记录神经活动，该平台为使用芯片改进神经假肢设计铺平了道路。

神经修复术-植入物包含多接触电极，可以替代某些神经功能 - 有潜力致力于奇迹。他们可以通过刺激脊髓和沉默，帮助瘫痪瘫痪的瘫痪感到帮助瘫痪神经活动患有慢性疼痛的人。在正确的地方和正确的时间刺激神经对于实施有效治疗至关重要，但仍然是由于植入物无法记录的挑战神经活动精确。“我们的大脑发送和接收数以百万计的神经冲动，但我们通常只在病人体内植入大约12个电极。这种类型的界面通常没有必要的分辨率来匹配患者神经系统中复杂的信息交换模式，”桑德拉·格里比说，她是贝尔塔雷利基金会神经假肢技术主席的博士生。

复制并改进神经修复术的工作原理

EPFL工程学院教授StéphanieHacour博士的实验室的科学家已经开发出一种芯片的神经，可以从植入的神经纤维中刺激和记录。它们的平台含有嵌入电极的微通道和脱盐神经纤维，忠实地复制体内组织的建筑，成熟度和功能。

科学家们在大鼠脊髓的神经纤维上测试了他们的平台，尝试了各种刺激和抑制神经的策略活动。“体外测试通常是在培养皿中进行神经元培养。但是这些培养液并没有复制神经元的多样性，比如它们不同的类型和直径，你会在体内发现的。结果神经细胞'属性就会改变。更重要的是，一些科学家通常使用的细胞外微电极阵列不能记录培养中单个神经细胞的所有活动，”Gribi说。

EPFL开发的芯片上的神经平台可以在一个洁净的房间里两天内制造出来，并且能够以高信噪比快速记录数百个神经反应。然而，真正让它与众不同的是，它可以记录单个神经细胞的活动。这项研究已经发表在自然通信。

抑制特定神经元活动的

科学家们使用他们的平台来测试一种抑制神经活动的光热方法。“神经抑制可以是一种治疗慢性疼痛的方法，如臂或腿在截肢或神经性疼痛的肛门或神经疼痛中出现的幽灵酸痛。”

科学家沉积着一种芯片电极的光热半导体聚合物，称为P3HT：PCBM。“聚合物在光线受光线时加热。由于我们的电极的敏感性，我们能够测量各种突变之间的活动的差异神经纤维。更具体地说，最薄的纤维的活动主要被阻断，”格里比说。正是这些细纤维构成了痛觉感受器，即引起疼痛的感觉神经元。下一步将是在神经周围的植入物中使用这种聚合物来研究体内的抑制作用。

区分感觉和运动神经纤维

科学家们还使用了他们的平台改善记录电极的几何形状和位置，以开发可以再生外周神经的植入物。通过通过稳健的算法运行测量的神经数据，它们将能够计算神经脉冲传播的速度和方向 - 因此确定给定的脉冲是否来自感官或运动神经。“这将使工程师能够开发双向选择性植入物，允许更自然地对人造肢体的自然控制，如假肢手，”Lacour说。

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