l'activité neuronale dans le cerveau
Une équipe de recherche du département d'ingénierie de l'information électrique et électronique de l'université de technologie de Toyohashi a mis au point une sonde neuronale MicroLED pour les neurosciences. Cet outil MicroLED peut contrôler et observer par optogénétique l'activité neuronale dans le cerveau. Les travaux "Development of a neural probe integrated with high-efficiency MicroLEDs for in vivo application" ont été publiés dans le Japanese Journal of Applied Physics.
Une sonde LED avec 16 MicroLEDs a été fabriquée dans une seule tige et a été signalée pour activer efficacement l'activité neuronale dans la direction de la profondeur dans le cortex cérébral in vivo. Cette conception a permis la réalisation de manipulations complexes de l'activité neuronale ; cependant, les expériences électrophysiologiques nécessitent l'utilisation d'électrodes d'enregistrement neuronal pour capturer l'activité neuronale manipulée.
Comme la sonde LED et la sonde d'électrode d'enregistrement neuronal sont différentes, il est nécessaire de contrôler précisément la position de chaque sonde et d'insérer les deux dispositifs pour l'observation. Ainsi, le développement d'une sonde intégrée MicroLED et électrode d'enregistrement neuronal est essentiel.
Une nouvelle technologie optogénétique permettant la manipulation et l'enregistrement de neurones uniques dans les régions profondes a été réalisée ; cependant, il existe peu de rapports sur de telles sondes intégrées. En outre, parmi celles qui ont été rapportées, elles ne sont pas adaptées à la recherche en neurosciences car la sortie de lumière des MicroLEDs est aussi faible que plusieurs μW en raison de leur petite taille. Bien qu'une augmentation de la taille des MicroLEDs entraîne une augmentation du rendement lumineux, cette augmentation de taille diminue également la résolution spatiale et augmente la quantité de chaleur induite par la stimulation, ce qui entraîne davantage de dommages thermiques. À ce titre, il est nécessaire d'optimiser le compromis entre le rendement lumineux et la taille du dispositif ; en outre, l'installation de dispositifs LED hautement efficaces qui suppriment la chaleur par effet Joule est nécessaire.
Dans cette étude, une sonde neuronale avec six diodes électroluminescentes micro (MicroLED) et 15 électrodes neuronales a été fabriquée pour une application optogénétique. Les potentiels de champ locaux, qui fournissent des informations sur l'activité neuronale, ont été enregistrés avec succès à l'aide de la sonde neuronale, ce qui indique l'efficacité des électrodes neuronales. Les MicroLEDs de la sonde ont présenté des caractéristiques courant-tension très cohérentes et un rendement lumineux suffisant de 20 mW mm-2 à 1 mA pour manipuler l'activité neuronale. La distribution de la lumière dans le tissu cérébral a été simulée pour estimer la zone de stimulation optique et le nombre de neurones stimulés optiquement. L'augmentation de la température des LED, c'est-à-dire ΔT, a été étudiée car les températures élevées peuvent endommager les tissus cérébraux. Une courbe illustrant la relation entre ΔT et l'efficacité de la prise murale a été dérivée. L'efficacité de la prise murale a été multipliée par 1,8 en installant un miroir en Ag à l'arrière d'une MicroLED. Ces résultats suggèrent que la sonde neurale MicroLED contribuerait de manière significative au développement de la technologie optogénétique destinée à la recherche en neurosciences.
Plus d'informations :https://medicalxpress.com/news/2021-01-microled-neural-probe-neuroscienc
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