Electric Field as Novel Neuronal Interface

电场作为新型神经元接口

基本信息

  • 批准号:
    6894020
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 35.8万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2003-06-01 至 2007-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): An applied electric field can be used to modulate a neuron' s activity. Although the advantage of employing fields for implementation in the design of neural prosthetics was recognized from invertebrate research, the field lay fallow for nearly a decade. Over the past five years, we have moved this field forward significantly. In recent papers, we have demonstrated that a DC electric field could be used to suppress or enhance epileptiform activity in hippocampal slices (Gluckman, et al., 1996a), and, when applied adaptively, could turn off seizures indefinitely (Gluckman, et al., 2001). One advantage of using electric fields to interact with neuronal networks is that, if properly instrumented, it can be done simultaneously with ongoing measurement of neuronal activity. Therefore, feedback can be easily implemented. But, one of the reasons electric fields have not been pursued is that readily available measurement and stimulation electronics are not easily adaptable for use with electric field stimulation. In addition, until recently, biocompatible electrode materials with sufficient charge passing capacity to produce sustained electric fields were not available. The aims of this project are to translate our existing seizure control techniques for chronic in vivo animal use. This will require design of instrumentation for simultaneously stimulating with electric fields and recording neuronal activity in intact brain, to establish safety limits for biocompatible electrodes under electric field stimulation, and to develop and test feedback seizure control algorithms. The instrumentation and methods developed will be prototypes of a novel neuronal interface based on electric field stimulation. Such an interface would lay the groundwork for a new generation of medical devices to treat dynamical diseases of the brain such as epilepsy, to provide an interface for neuronal prosthetics, as well as provide an arsenal of new tools for probing the complex dynamics of neuronal systems.
描述(由申请人提供): 外加电场可用于调节神经元的活动。虽然在神经修复术的设计中使用场的优势在无脊椎动物的研究中得到了认可,但这一领域却闲置了近十年。在过去五年中,我们在这一领域取得了重大进展。在最近的论文中,我们已经证明DC电场可以用于抑制或增强海马切片中的癫痫样活动(Gluckman等人,1996a),并且当适应性地应用时,可以无限期地关闭癫痫发作(Gluckman等人,2001年)。 使用电场与神经元网络相互作用的一个优点是,如果使用适当的仪器,它可以与正在进行的神经元活动测量同时进行。因此,可以容易地实现反馈。但是,没有追求电场的原因之一是,容易获得的测量和刺激电子器件不容易适用于电场刺激。此外,直到最近,具有足够电荷通过能力以产生持续电场的生物相容性电极材料还不可用。 该项目的目的是将我们现有的癫痫发作控制技术转化为慢性体内动物使用。这将需要设计同时用电场刺激和记录完整大脑中神经元活动的仪器,以建立电场刺激下生物相容性电极的安全限值,并开发和测试反馈癫痫控制算法。 开发的仪器和方法将是基于电场刺激的新型神经元接口的原型。这种接口将为新一代医疗设备奠定基础,以治疗癫痫等大脑动力学疾病,为神经元修复提供接口,并为探测神经元系统的复杂动力学提供一系列新工具。

项目成果

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专著数量(0)
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