Microfabricated薄膜电极显示治疗的承诺

今年早些时候,薄膜微型智能电网"数组开发的劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)和用于神经学家乔恩·克林的病人在加州大学旧金山分校)表明,海马脑活动由波,旅行期间双向行为任务。这些薄膜微型智能电网"阵列设计不只是坐在大脑表面,测量海马脑电波时,但足够灵活,能够与大脑的地形亲密接触的表面。

最近发表的一篇论文中《神经工程,研究人员发现,这种灵活性,结合高密度网格间距,提供更高层次的细节如何大脑工作,同时提供刺激的大脑区域受到的能力癫痫和其他神经系统疾病。纸是由加州大学旧金山分校的研究人员克里斯汀卖家,杰森涌和希瑟·道斯Edward Chang的实验室;珍妮和LLNL研究人员Michael Triplett周和植入微系统公司集团领导下工作Razi Haque。

薄膜表面micro-electrocorticography数组包含32电极,1.2毫米直径,音高(中心)之间的距离只有2毫米,提供一种更高级别的空间特异性比商业电极阵列和本地化。因为薄膜阵列的灵活性和大小有可能增加几十个电极一个数组,作者认为,所述的制造和装配方法显示了巨大的希望获得独特的信息,允许定制,雅致的空间目标大脑的不同区域对临床和研究应用,包括颅内刺激。

“加州大学旧金山分校之间的密切合作和LLNL允许快速周期的设计迭代和术中测试,阐明什么可以优化阵列的特点更好地衡量和理解大脑活动,“卖家注意。

LLNL的精密加工方法区分这些薄膜阵列从商业同行:它们是通过一个2.5 d的过程中形成的平层材料在这种情况下,聚合物和显示在沉积模式,然后蚀刻来定义他们的最终形式功能设备。因为许多小,薄膜电极可以立刻通过这种生产技术,从本质上说,他们是相同的,所以根据作者,“他们展示优秀的electrode-to-electrode和设备间的一致性,它提供了增加精密传感和针对不同的大脑区域被研究。

研究者的数据表明,新的薄膜阵列传输高质量的信号比他们的商业部分原因是增加灵活性有助于电极更好的符合大脑皮层,大脑和数组之间建立更亲密的联系,两者之间的神经活动更容易传播。同样,传播辅助薄膜的均匀刚度,由于电极的金属导体均匀分布而不是散布在bulk-metal形式,这在商业数组变量和更极端的刚度贡献,阻止他们大脑的躺在平坦的表面上。根据研究,灵活性,允许更好的接触皮质还允许该数组被塑造成一个圆柱形状,以便它可以被插入到大脑。

评估商业电极阵列的比较能力和薄膜阵列,研究人员收集的数据从四个患者耐火材料癫痫发作他们准备接受手术管理颞叶癫痫。

表面阵列32-electrodes被放置在三个病人进行测试,与圆柱形深度arrays-also 32这些测试在三个病人。实验发现,“信号相邻接触表面相同的行或列的数组,用2毫米,相关系数小于1,表明即使在高度相关的静息状态的活动,这个密度的电极记录独特的信息。”

测试是否一个更高密度的电极将产生更多的信息,作者比较接近,进一步的表面电极阵列(相邻与对角位置对),发现差异显著。研究人员得出结论,未来的研究可能提供新的信息从更严格的表面排列数组。类似的分析深度数组中还显示,大量的新信息被记录数组的深度音高adjusted-electrodes插入时深入大脑比相邻的电极在减少深度提供了不同的信息。

而各种各样的因素,如个人大脑差异,可能影响电刺激响应,结果表明,薄膜电极的大小通常允许更细粒度的数据和更好的有针对性的组织刺激。正如作者所说,“我们术中感觉和刺激四个人类患者的研究表明,这些高密度阵列提供了额外的感觉信息和更好地控制刺激的空间传播。”Researchers considered the findings significant because the use of electrocorticography for diagnostic purposes and therapeutic stimulation has been impeded by the large size (and corresponding lower density) of commercial electrodes. Microfabrication of thin-film electrode arrays can address these scalability issues, as the paper argues.

工作经过多年的努力,美国国防部高级研究计划局的部分(国防高级研究计划局)子网(系统神经技术新兴疗法)计划,最初创建研究情绪障碍和创伤后应激障碍(PTSD)一样,抑郁和焦虑,以及慢性疼痛。这项研究有助于子网计划的长期目标导致了“闭环”therapeutics-one中治疗方法只在需要时触发神经刺激而不是“在”,在一个开环系统。开环系统随着时间的推移会变得无效,因为大脑刺激,适应和副作用更常见的开环方法,根据Haque。本文中描述的植入式数组允许定制,可以更好的适应和对待个人需求,像那些用于子网下研究资金。