Autonomous MEMS probes for intracellular recording
用于细胞内记录的自主 MEMS 探针
基本信息
- 批准号:8727692
- 负责人:
- 金额:$ 18.22万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2013
- 资助国家:美国
- 起止时间:2013-09-01 至 2016-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AbdomenAction PotentialsAddressAdultAnesthesia proceduresAnimalsAplysiaArtsBehaviorBrainCell membraneCellsCellular MembraneChronicDevelopmentFinancial compensationFunctional disorderFundingGangliaGoalsGoldHeadHippocampus (Brain)HourImplantIn VitroIndiumIndividualIntracellular MembranesIon ChannelIonsLaboratoriesMembrane PotentialsMicroelectrodesModelingMolecularMonitorNeuraxisNeuronsPenetrationPositioning AttributeRattusRelative (related person)ResolutionRewardsRiskRodentRoleShapesSignal TransductionSliceSynaptic PotentialsSystemTechniquesTechnologyTestingTrainingUnited States National Institutes of HealthVertebratesWeightXenopus oocyteawakebasedesignin vivominimally invasivenanonanowireneurophysiologyoperationprogramspublic health relevanceresearch studyskillssuccess
项目摘要
DESCRIPTION (provided by applicant): In-vivo neuronal intracellular recordings contain rich, functional information at unparalleled spatial and temporal resolution and are generally considered fundamental to testing hypotheses about brain function and dysfunction. However, they are extremely difficult to obtain in vertebrate animals with current technology. Consequently, even highly skilled Neurophysiologists are able to record intra-cellular activity for
only 45 min to a maximum of few hours in anesthetized vertebrate animals with rare instances of successful recordings from awake, behaving animals for very short durations. The overall goal of the current proposal is to develop a head-mounted system for recording intra-cellular membrane potentials in vivo from ensembles of neurons in anesthetized animals initially and subsequently in awake, behaving animals. We propose to use Micro-electromechanical systems (MEMS) based technologies to dramatically reduce the form factor and develop a head-mounted, autonomous nanoelectrode system that will (a) automate and minimize the "art" in intracellular recording experiments and (b) enable intra-cellular recordings from single neurons in anesthetized animals. We will build on our past success in developing MEMS movable microelectrode systems for chronic recording of single and multi-unit activity from the brain in vivo. The specific aims of the proposal are to (a) design, develop and test a nanoelectrode system that will autonomously position the nanoelectrode inside a xenopus oocyte cell and record membrane potentials and (b) test the autonomous nanoelectrode system for its ability to record stable intracellular potentials in isolated abdominal ganglia from Aplysi, rat hippocampal brain slices and finally in anesthetized adult rat models. Successful completion of the project goals will make intracellular recording technology more readily available for rodent
experiments and will therefore impact a wide range of neurophysiological studies. The nanoelectrode approach proposed here is also readily scalable to realize higher channel counts to record intracellular activity from ensembles of neurons to capture emergent functional correlates to behavior.
描述(由申请人提供):体内神经元细胞内记录包含丰富的功能信息,具有无与伦比的空间和时间分辨率,通常被认为是测试有关脑功能和功能障碍的假设的基础。 然而,以目前的技术,在脊椎动物中很难获得它们。 因此,即使是技术精湛的神经生理学家也能够记录细胞内活动
在麻醉的脊椎动物中,记录时间仅为 45 分钟到最多几个小时,而在清醒、有行为的动物身上成功记录的时间非常短,这种情况很少见。 当前提案的总体目标是开发一种头戴式系统,用于记录麻醉动物神经元群的体内细胞内膜电位,随后记录清醒、行为动物的细胞内膜电位。 我们建议使用基于微机电系统(MEMS)的技术来显着减小外形尺寸并开发一种头戴式自主纳米电极系统,该系统将(a)自动化并最大限度地减少细胞内记录实验中的“艺术”,并且(b)能够麻醉动物单个神经元的细胞内记录。 我们将在过去开发 MEMS 可移动微电极系统的成功基础上,用于长期记录体内大脑的单个和多个单元的活动。 该提案的具体目标是(a)设计、开发和测试纳米电极系统,该系统将自主地将纳米电极定位在爪蟾卵母细胞内并记录膜电位;(b)测试自主纳米电极系统记录稳定细胞内电势的能力从Aplysi分离的腹部神经节、大鼠海马脑切片以及最后在麻醉的成年大鼠模型中的电位。 项目目标的成功完成将使啮齿动物更容易使用细胞内记录技术
实验,因此将影响广泛的神经生理学研究。 这里提出的纳米电极方法也很容易扩展,以实现更高的通道数,以记录神经元群的细胞内活动,以捕获与行为相关的新兴功能。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
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