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:8638831
- 负责人:
- 金额:$ 21.58万
- 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 2015-08-31
- 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
Project Summary/Abstract
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 Aplysia, 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.
项目概要/摘要
体内神经元细胞内记录包含无与伦比的空间和时间的丰富功能信息
分辨率,通常被认为是测试有关大脑功能的假设的基础
功能障碍。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仅记录 45 分钟的细胞内活动
在麻醉的脊椎动物中最多几个小时,成功记录的例子很少见
动物在很短的时间内保持清醒和行为。
当前提案的总体目标是开发一种用于记录细胞内细胞的头戴式系统
体内膜电位来自麻醉动物最初和随后的神经元群
清醒、有行为能力的动物。我们建议使用基于微机电系统(MEMS)的技术
大幅缩小外形尺寸并开发头戴式自主纳米电极系统
将(a)自动化并最大限度地减少细胞内记录实验中的“艺术”,以及(b)使细胞内记录实验成为可能
来自麻醉动物的单个神经元的记录。我们将在过去的成功基础上继续发展
MEMS 可移动微电极系统,用于长期记录大脑中的单个和多单元活动
体内。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
将纳米电极自主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隔离的稳定细胞内电位的能力
来自海兔的腹部神经节、大鼠海马脑切片以及最后在麻醉的成年大鼠模型中。
项目目标的成功完成将使细胞内记录技术更容易获得
用于啮齿动物实验,因此将影响广泛的神经生理学研究。这
这里提出的纳米电极方法也很容易扩展,以实现更高的记录通道数
神经元群的细胞内活动,以捕获与行为相关的紧急功能。
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(0)
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