生物工程师为神经刺激制成超强激活电极，用于神经刺激

匹兹堡（2019年2月15日）...神经刺激是一种开发技术，在神经系统疾病中具有有益的治疗效果，如帕金森病。虽然已经进行了许多进步，但植入的设备随着时间的推移而恶化并导致神经组织中的瘢痕形成。在最近发表的论文中，匹兹堡大学的Takashi D. Y.Kozai详细说明了一种较少的刺激方法，它将使用由光激活的未阻塞的超声电极，这是一种可以减轻当前方法损坏的技术。

“通常具有神经刺激，为了保持心灵和机器之间的连接，存在从大脑内部的植入电极到身体外的控制器的经皮缆线，”皮特的斯旺森生物工程助理教授Kozai说工程学院。“大脑的运动或这种系绳导致炎症，疤痕和其他负副作用。我们希望通过更换具有长波长光线和超级电缆，超越电极的大电缆来减少一些损坏。

Kaylene Shocking，高级生物工程和计算机工程学生，是题为的第一个作者，“由光电效应介导的内核碳纤维电极的内部神经刺激”（DOI：10.1109 / TBME.2018.2889832）。她与Kozai的团队合作 - 仿生实验室 - 调查研究人员如何提高神经植入技术的寿命。这项工作是与Alberto Vasquez，Pitt放射学和生物工程的研究副教授合作完成的。

光电效应是当光颗粒或光子，击中物体并导致电位的局部变化。Kozai的集团在执行其他成像研究时发现了它的优势。基于爱因斯坦的1905年的发布，他们预计仅在紫外波长（高能量光子）处仅看到电气电流，但它们经历了不同的东西。

“当光电效果污染我们的电生理记录时，在用近红外激光（低能量光子）成像时，我们有点惊讶，”Kozai解释说。“事实证明，必须修改原始方程以解释这一结果。我们尝试了许多策略来消除这种光电伪影，但在每次尝试中都没有成功，因此我们将”错误“转变为”功能“。

“我们的小组决定将光电效应的这种特征用于我们在神经刺激中的优势中，”袜子说。“我们利用近红外激光器的电位变化激活大脑中的未阻挡电极。”

该实验室产生了碳纤维植入物，其直径为7-8微米，或大致尺寸（17-27微米），并且使用双光子显微镜在幻象脑上进行模拟它们的方法。她测量了该性质并分析了效果，看看电位是否是电位光电效应以类似于传统的神经刺激的方式刺激细胞。

“我们发现光刺激是有效的，”袜子说。“温度升高不显着，这降低了热损伤的可能性，并且活性细胞比在类似条件下的电气刺激上更接近电极，这表明空间精度增加。”

“我们没想到的是，这种刺激的光电方法使我们能够刺激不同和更多的离散的神经元，而不是通过电刺激实现。”Kozai说：“这为研究人员提供了另一个工具盒中的另一个工具，以探索神经系统中的神经电路。

“我们有许多批评者没有信心对爱因斯坦原版所做的数学修改光电等式，但我们相信这种方法，甚至提出了一个专利申请“（申请专利：US20170326381A1）说，Kozai说。”这是凯琳的努力工作和勤奋的遗嘱，以采取理论并将其转化为对技术的良好控制验证。“

Kozai的集团目前正在寻求其他机会推进这项技术，包括达到更深层次的组织和无线药物递送。

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