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用于多模态神经解码与刺激的可扩展高密度皮层微电极阵列的微创植入
Minimally invasive implantation of scalable high-density cortical microelectrode arrays for multimodal neural decoding and stimulation
摘要
高带宽脑机接口通常依赖于侵入性外科手术或脑穿透电极。本文描述了一种皮层1024通道薄膜微电极阵列，并在猪模型和尸体中展示了其无需开颅的微创手术植入技术。我们展示了使用同一电极对大范围皮层表面进行记录和刺激，以及在不损伤皮层表面的情况下将植入体部署到大脑多个功能区域的可逆性。我们评估了该接口在高密度神经记录以及空间和时间分辨率下的皮层表面活动可视化性能。我们展示了对体感、视觉和自主行走活动的准确神经解码，并通过亚毫米尺度的皮层刺激实现了局部神经调控。我们在一项包含5名麻醉和清醒神经外科患者的试点临床研究中，报告了该设备术中应用的可行性，并表征了感觉运动和言语活动在皮层表面表征的空间尺度。所展示的神经接口证明了微创皮层脑电图的极高可扩展性及其在下一代脑机接口中的应用价值。
实验方法
产品清单
| 名称 | 品牌 | 货号 |
|---|---|---|
| 倒装芯片工具 | -- | -- |
| 恒电位仪 | Pine Research | Wavedriver 100 |
| Ag/AgCl参比电极 | -- | -- |
| Pt线圈对电极 | -- | -- |
| Intan芯片 | Intan Technologies | -- |
| 矢状锯片 | -- | -- |
| 纤维镜 | -- | 350 μm |
| 内窥镜 | -- | 1.6 mm |
| 探针 | -- | -- |
| 高速钻头 | -- | -- |
| 皮下针电极 | Cadwell | 13 mm–27 Gauge |
| Cadwell Cascade IOMax系统 | Cadwell | -- |
| 肢体模块 | -- | -- |
| 白光发光二极管(LED) | -- | -- |
| Intan Technologies RHS控制器 | Intan Technologies | -- |
| Intan 1,024通道RHD控制器 | Intan Technologies | -- |
| 背带 | Ruffwear | -- |
| 跑步机 | Firepaw | -- |
| OAK-1相机 | Luxonis | -- |
| Arduino微控制器 | -- | -- |
| LED | -- | -- |