Nanomesh可实现同时的电生理和体内成像
链栅栏很常见,并且有很好的理由:它们简单灵活,不会挡住光线或视野。正如惠芳和波士顿儿童医院的一组神经科学家在周三发表在《科学进展》杂志上的一份新报告中所揭示的那样,它们的结构也可以为大脑创造奇迹。
“我不是神经科学家,您也可能不是,”东北大学电气与计算机工程助理教授方说。“但我们仍然知道神经元会产生电脉冲。”
阅读本文时,您的神经元正在放电,研究人员能够通过将微小电极直接植入大脑来监视这些脉冲,这是镜像快速大脑的“黄金标准”。就像方所说的那样。
这些电极的大小和柔韧性各不相同,从而可以在搜索信号时产生大脑轮廓。但是对于像大脑这样复杂的主体,即使电极也无法说明全部情况。
“只有电极,您无法分辨出复杂的空间信息,” Fang说,列出了神经元的形状,类型和连接方式,作为通过裂缝掉落的数据的示例。“但这是光学方法可以发挥重要作用的地方。”
尽管电极在发生脉冲时会拾取脉冲,但光学工具会获取自己的信号。在光学成像中,研究人员向大脑发出微弱的光线,可以揭示有关细胞的详细空间信息。
由于光学成像是揭示更精细细节的缺失环节,因此许多研究人员已经开始质疑使用电极作为独立方法的价值。方说,桥接电活动和视觉效果是一幅完整的图画。
然而,微电极的标准阵列是不透明的,这使得同时成像非常困难。它的金属层和增强信号的涂层可以阻挡光线,这也使得很难使用光线来刺激神经元。
解决方案?戳孔。
更具体地说,Fang和他的团队选择将标准的微电极材料转换为纳米网,纳米网的表面开有很小的孔,即使通过显微镜也看不见。
Fang说:“我们使用的电极材料与传统的非透明甚至刚性电极阵列基本相同。”但是,通过了解材料的结构,他的团队找到了一种使电极单元不仅柔软小巧而且透明的方法。
当并排排列时,这些小孔使材料透明。电极的物质和稳定性来自其余材料,就像在链栅栏中一样。
但是,并非所有材料都能应对挑战。在某些情况下,涂层覆盖了金属网上的孔。幸运的是,该团队最终选择的聚合物涂层经受了比他们想象的更好的修改。
方说:“以某种方式,魔术—我们还没有完全了解化学反应—它可以保持相同的网状结构。”