[發明專利]一種顱內刺激記錄系統及其制備方法

在審

• 申請號: 202010795035.4
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111939472A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 陶虎;王馨兒;魏曉玲;周志濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: A61N1/36
• 分類號: A61N1/36;A61N1/05;A61N5/06
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本發明公開了一種顱內刺激記錄系統，包括柔性光纖、激光器和柔性深部腦電極，柔性光纖與激光器連接，柔性深部腦電極通過夾具固定于柔性光纖上。相應的，本發明還公開了一種制備上述顱內刺激記錄系統的方法。本發明將柔性深部腦電極附著于柔性光纖的表面，以激光器作為光源，可以集光脈沖神經刺激與神經電生理信號采集功能于一體，同時實現光遺傳學興奮和抑制，能夠避免采用LED芯片作為光源時LED芯片發熱對腦組織造成的傷害；采用蠶絲蛋白作為柔性深部腦電極的襯底層、絕緣層和封裝層的主要材料，并結合柔性光纖材料，可大幅改善植入器件對腦組織的機械順應性，從而減少器件植入后長期在體所引發的神經炎癥，實現長期在體刺激與記錄。

技術領域

本發明涉及神經科學技術領域，具體涉及一種顱內刺激記錄系統及其制備方法。

背景技術

大腦是已知宇宙最復雜和最高級的生物器官，神經元作為大腦的基本結構負責傳遞神經信息。不同性質和功能的神經元通過各種形式的復雜連接而形成神經環路。神經環路是聯系分子細胞功能與整體行為功能之間的橋梁，特定功能神經環路的研究有利于理解神經環路的形成與修飾、信息編碼及其與行為間關系等，從而可更深層次了解大腦的工作原理。

神經調控是研究神經環路的一種有效手段。常見的神經調控手段包括藥物干擾、電刺激等，但藥物干擾存在起效時間慢、副作用大的問題；電刺激缺乏特異性和空間選擇性，從而限制了其在神經環路研究中的應用。

光遺傳技術為神經環路的研究提供了一種變個性的研究手段，可實現特定類型神經元活動的調控，揭示動物行為活動與神經環路的聯系和機理，在未來可能成為比電刺激更為有效的神經調控手段。

目前，光遺傳學主要采用以下兩種技術方案：第一種技術方案是在檢測電極附近加裝LED芯片作為光源實現光刺激；第二種技術方案是在襯底電極上制造波導將光從器件后端傳導到器件前端檢測電極附近實現光刺激。然而，第一種技術方案中的LED芯片發熱會對腦組織造成傷害；第二種技術方案大多是在硬質硅襯底上進行加工，硅襯底硬質探針與腦組織楊氏模量差異極大，器件植入后若長期在體容易引發神經炎癥，從而對實驗體造成損傷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種顱內刺激記錄系統及其制備方法，以解決現有技術中存在的上述技術問題。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明一方面提供了一種顱內刺激記錄系統，包括柔性光纖、激光器和柔性深部腦電極，所述柔性光纖與所述激光器連接，所述柔性深部腦電極通過夾具固定于所述柔性光纖上。

優選的，所述柔性深部腦電極通過毛細張力作用附著于所述柔性光纖的表面。

優選的，所述柔性深部腦電極包括依次設置的金屬布線層、絕緣層和金屬電極層，

所述金屬布線層上設置有導線結構，用于將位于所述柔性深部腦電極前端的所述金屬電極層通過所述導線結構與所述柔性深部腦電極的后端連接，

所述絕緣層用于隔絕所述金屬布線層與所述金屬電極層，

所述金屬電極層用于記錄神經細胞所產生的電生理信號。

優選的，所述柔性深部腦電極還包括封裝層，

所述封裝層設置于所述金屬電極層的上方，所述封裝層上設置有用于使所述金屬電極層暴露出來的鏤空孔。

優選的，所述柔性深部腦電極還包括襯底層，

所述襯底層設置于所述金屬布線層的下方，所述襯底層用于支撐所述金屬布線層、所述絕緣層、所述金屬電極層和所述封裝層。

優選的，所述襯底層、所述絕緣層和所述封裝層均采用蠶絲蛋白制成。

本發明另一方面提供了一種制備上述顱內刺激記錄系統的方法，該方法包括以下步驟：