[發明專利]一種電生理檢測與電刺激空間認知細胞的微納電極陣列

在審

• 申請號: 202211455978.8
• 申請日: 2022-11-21
• 公開（公告）號: CN116211311A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 莫凡;蔡新霞;宋軼琳;景露易;徐威;胡瑞琳;賈千里
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: A61B5/293
• 分類號: A61B5/293;A61B5/369;A61N1/05;A61N1/36
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 李曉莉

本發明公開一種電生理檢測和電刺激空間認知細胞的微納電極陣列，包括：電生理檢測位點、電屏蔽位點、電刺激位點、電生理導線、電刺激導線、焊盤位點、焊盤導線和基底；電生理檢測位點在電刺激位點和電屏蔽位點之間；電屏蔽位點內設置電生理檢測位點和電刺激位點；焊盤導線與電生理導線和電刺激導線相連；電生理檢測位點、電屏蔽位點、電刺激位點、電生理導線、電刺激導線、焊盤位點和焊盤導線均在基底上；該電極陣列使位置細胞的電生理檢測和電刺激能同步進行，電屏蔽位點使電刺激的范圍控制在檢測位點附近，電生理檢測位點阻抗低，電刺激位點可承受電壓和電流高，電刺激范圍可控，對腦組織損傷小，適合對動物的位置細胞進行電生理檢測和電刺激。

技術領域

本發明涉及神經信號探測和神經元電刺激領域，特別是涉及一種電生理檢測和電刺激空間認知細胞的微納電極陣列。

背景技術

位置細胞是動物海馬體內一種錐體神經元，被認為直接參與動物的空間導航過程。動物進入所處環境中特定位置時，位置細胞便會活躍起來。活躍起來的位置細胞散亂地分布在動物地海馬體中，為了研究對位置細胞對空間導航的直接影響，我們需要對位置細胞進行精準刺激的工具，這種工具首先能檢測到位置細胞，并能對檢測到的位置細胞進行原位電刺激。腦電刺激是一種電刺激形式，目前存在的腦電刺激主要有：顱電療法刺激、深部腦刺激、經顱直流電刺激、電休克療法、低場磁刺激、功能性電刺激、磁發作療法、迷走神經刺激、深經顱磁刺激(深經顱磁刺激)、反應性神經刺激。這些刺激方法使用毫米和厘米級別的電極對大腦進行刺激，這種電極尺寸遠遠大于細胞本身，無法對專門的細胞進行刺激，對刺激造成的影響也很難評估，無法滿足刺激單一功能性神經元的精準刺激需求。

目前有效的細胞級別的刺激的技術是光遺傳學。光遺傳學是一種用光控制神經元或其他細胞類型活動的技術，該技術通過在靶細胞中特異性表達光敏例子通道、泵或酶。在單個細胞水平上，光激活酶和轉錄因子可以精確控制生化信號通路。雖然，光遺傳學可以提供毫秒級的時間精度，所需要的硬件(集成的光纖和固態光源等)也越來越小，甚至可以做到非侵入式，但是仍然有很多技術問題尚未解決，如：微生物視蛋白基因表達水平不同、和細胞的電活動的相關性不明確、視蛋白激活和基因編碼指標結合困難、空間相應的延遲和不可控等。

現有的神經刺激電極多采用立體結構，其導電絲、絕緣絲體積大，對腦組織損傷很大，無法實現電生理檢測和刺激的同步進行，而且無法識別特定空間導航細胞，更無法對特定細胞精準刺激。

所以，目前缺少一種能夠對大腦中特定功能細胞進行檢測，同時進行原位電刺激的工具。

發明內容

針對于上述技術問題，本發明提出一種電生理檢測和電刺激空間認知細胞的微納電極陣列，用于解決上述技術問題。

一種用于電生理檢測和電刺激空間認知細胞的微納電極陣列，所述微納電極陣列，包括：電生理檢測位點，電屏蔽位點，電刺激位點，電生理導線，電刺激導線，焊盤位點，焊盤導線和基底。所述電生理檢測位點位于電刺激位點和電屏蔽位點之間；所述電屏蔽位點內部設置有電生理檢測位點和電刺激位點；所述焊盤導線分別與電生理導線和電刺激導線相連；所述電生理檢測位點、電屏蔽位點、電刺激位點、電生理導線、電刺激導線、焊盤位點和焊盤導線均在基底上。

優選的，所述電生理檢測位點、電屏蔽位點、電刺激位點位于微納電極陣列前部尖端部分，焊盤位點位于微納電極陣列后部，電生理檢測位點通過電生理導線和電極焊盤位點相連。

優選的，電刺激導線數量為兩條，電刺激位點通過其中一條電刺激導線與焊盤位點相連，電屏蔽位點通過其中另一條電刺激導線與焊盤位點相連。

所述電生理檢測位點為直徑小于20微米且大于1微米的圓形，數量為16個，全部位于電刺激位點和電屏蔽位點之間。

所述電屏蔽位點寬度為50微米，將電生理檢測位點和電刺激位點包含其中。

所述電刺激位點為直徑是250微米的圓形。