研究者らは、神経活動を記録できるだけでなく、光を使用して特定のニューロン グループを刺激できる、超薄型、柔軟、低侵襲性の神経プローブを設計しました。{0}
Nature Communications の新しい研究で説明されているこのプローブは、人間の髪の毛の幅の約 5 分の 1 であり、脊髄や末梢神経（脳と体の他の部分の間で情報を伝達する脳と脊髄の外側の神経）などの神経系の小さな可動領域の研究に適しています。{0}{1}
ここには、ニューロンとの接続を確立するために脊椎骨の間に埋め込み、脊髄の動きに合わせて曲げることができる、非常に小さく柔軟なプローブが必要です」と、共著者であり、米国のソーク生物学研究所ウェイト先進バイオフォトニクス センター准教授であるアクセル ニンマージャーン氏は述べています。{0}
神経プローブは生体組織との適合性が高く、免疫反応を引き起こす可能性が低いため、長期間埋め込むこともできます。
ジェイコブズ工学大学院のナノ工学教授であり、この研究の共同上級著者でもあるドナルド サーキス氏は、「慢性的なニューラル インターフェースの場合は、身体がその存在を認識していないものの、ニューロンと通信できるステルス プローブ - が必要です。」と述べています。カリフォルニア大学サンディエゴ校にて。
このプローブが他の既存の超薄型柔軟プローブと異なる点は、電気チャネルと光チャネルで構成されており、ニューロンの電気活動を記録し、光を使用して特定のニューロン グループを刺激できることです。{0}
このデュアルモード - 電気記録と光刺激 - をこれほど小さな設置面積で実現できるのは、ユニークな組み合わせです」と Sirbuly 氏は説明しました。
新しい神経プローブは、エンジニアリングの巧妙な偉業です。
電気チャネルには極薄のポリマー電極 (電気を通すことができる) が含まれており、光チャネルには光を伝送する極細の光ファイバーが含まれています。この 2 つを同じ神経プローブに入れるには、非常に巧妙なエンジニアリングが必要です。
直径わずか 8 ～ 14 ミクロンのマイクロプローブに取り付ける際、チャネルは相互に干渉しないように絶縁する必要があります。研究者はまた、プローブが柔軟性、耐久性、生体適合性を備え、既存の最先端の神経プローブと同等の性能を備えていることを確認する必要があります。---
作製された神経プローブは、生きたマウスの脳に最大 1 か月間埋め込まれますが、その間、脳組織に炎症はほとんど引き起こされません。
これらのプローブは、ニューロンの電気活動を高感度で記録でき、マウス皮質のニューロンを刺激してひげを動かすためにも使用できます。
現時点では、脊髄がどのように機能するか、脊髄がどのように情報を処理するか、特定の疾患条件下で神経活動がどのように中断または損傷されるかについては、ほとんどわかっていません」とニンマーヤーン氏は述べた。
このようなダイナミックで小さな構造からの録音は、常に技術的な課題でした。私たちは、当社のプローブと将来のプローブアレイには、脊髄の研究に役立つユニークな可能性があると信じています-。脊髄を基本的なレベルで理解するだけでなく、その活動を調節する能力も持つことができます。
さらに、ほぼ任意の長さのマイクロファイバーを実現できるため、この製造プロセスを使用して、脳のより深い領域に到達できる神経プローブを開発することができます。ただし、長さが増すにつれてプローブの剛性が低下するため、曲がりを防ぐために溶解性糖衣や硬質ポリマー層 - などの設計を変更する必要がある場合があります -。