Матрицы микроэлектродов ( MEA ) (также называемые многоэлектродными массивами) - это устройства, которые содержат несколько (от десятков до тысяч) микроэлектродов, через которые принимаются или передаются нейронные сигналы, которые по существу служат нейронными интерфейсами, которые соединяют нейроны с электронными схемами . Существует два основных класса MEA: имплантируемые MEA, используемые in vivo , и неимплантируемые MEA, используемые in vitro .
Теория
Нейроны и мышечные клетки при возбуждении создают ионные токи через свои мембраны , вызывая изменение напряжения между внутренней и внешней стороной клетки. При записи электроды на МЭБ преобразуют изменение напряжения окружающей среды, переносимого ионами, в токи, переносимые электронами (электронные токи). При стимуляции электроды преобразуют электронные токи в ионные токи через среду. Это запускает управляемые по напряжению ионные каналы на мембранах возбудимых клеток, заставляя клетку деполяризоваться и запускать потенциал действия, если это нейрон, или подергивание, если это мышечная клетка. [ необходима цитата ]
Размер и форма записанного сигнала зависят от нескольких факторов: природы среды, в которой находится ячейка или ячейки (например, электропроводность , емкость и однородность среды ); характер контакта между ячейками и электродом МЭБ (например, площадь контакта и герметичность); характер самого электрода МЭБ (например, его геометрия, импеданс и шум); обработки аналоговых сигналов (например , системы усиления , полосы пропускания , и поведение за пределами частоты среза ); и свойства выборки данных (например, частота дискретизации и обработка цифрового сигнала ). [1] Для записи одиночной ячейки, которая частично покрывает плоский электрод, напряжение на контактной площадке приблизительно равно напряжению перекрывающейся области ячейки и электрода, умноженному на отношение площади поверхности перекрывающейся области к площадь всего электрода или:
при условии, что область вокруг электрода хорошо изолирована и имеет очень небольшую емкость. [1] Вышеприведенное уравнение, однако, основано на моделировании электрода, ячеек и их окружения в виде эквивалентной принципиальной схемы . Альтернативным средством прогнозирования поведения электрода ячейки является моделирование системы с использованием анализа конечных элементов на основе геометрии в попытке обойти ограничения чрезмерного упрощения системы в виде схемной элементной схемы с сосредоточенными параметрами. [2]
MEA можно использовать для проведения электрофизиологических экспериментов на срезах ткани или диссоциированных культурах клеток . В случае острых срезов ткани связи между клетками внутри срезов ткани до экстракции и посева более или менее сохраняются, в то время как межклеточные связи в диссоциированных культурах разрушаются до посева. С диссоциированными культурами нейронов нейроны спонтанно образуют сети . [3]
Можно видеть, что амплитуда напряжения, испытываемого электродом, обратно пропорциональна расстоянию, с которого ячейка деполяризуется. [4] Таким образом, может потребоваться культивирование клеток или размещение иным способом как можно ближе к электродам. На срезах ткани вокруг места разреза образуется слой электрически пассивных мертвых клеток из-за отека . [5] Один из способов решения этой проблемы - изготовление МЭБ с трехмерными электродами, изготовленными путем маскировки и химического травления . Эти трехмерные электроды проникают в слой мертвых клеток ткани среза, уменьшая расстояние между живыми клетками и электродами. [6] В диссоциированных культурах правильная адгезия клеток к субстрату MEA важна для получения надежных сигналов.
История
Первые имплантируемые массивы были микропроволочными массивами, разработанными в 1950-х годах. [7] Первый эксперимент с использованием набора плоских электродов для записи данных с культивированных клеток был проведен в 1972 году К.А. Томасом-младшим и его коллегами. [4] В экспериментальной установке использовалась матрица 2 x 15 золотых электродов, покрытых платиново-черным покрытием , каждый на расстоянии 100 мкм друг от друга. Миоциты, собранные от эмбриональных цыплят, диссоциировали и культивировали на MEA, и регистрировали сигналы с высокой амплитудой до 1 мВ. [8] MEA были созданы и использовались для независимого изучения электрофизиологии ганглиев улиток Гюнтером Гроссом и его коллегами из Центра сетевой нейробиологии в 1977 году без предварительного знания работы Томаса и его коллег. [4] В 1982 году Гросс наблюдал спонтанную электрофизиологическую активность диссоциированных нейронов спинного мозга и обнаружил, что активность очень зависит от температуры. Амплитуды сигнала ниже 30 ° C быстро уменьшаются до относительно небольшого значения при комнатной температуре . [4]
До 1990-х годов существовали значительные входные барьеры для новых лабораторий, которые стремились проводить исследования MEA, из-за нестандартного изготовления MEA и программного обеспечения, которое им приходилось разрабатывать. [3] Однако с появлением доступных вычислительных мощностей [1] и коммерческого оборудования и программного обеспечения MEA [3] многие другие лаборатории смогли проводить исследования с использованием MEA. Этот неинвазивный лабораторный метод электрофизиологии может быть более эффективным, чем метод патч-зажима .
Типы
Матрицы микроэлектродов можно разделить на подкатегории в зависимости от их потенциального использования: матрицы in vitro и in vivo .
Массивы in vitro
Стандартный тип МЭА in vitro состоит из электродов 8 x 8 или 6 x 10. Электроды обычно состоят из оксида индия и олова или титана и имеют диаметр от 10 до 30 мкм. Эти массивы обычно используются для одноклеточных культур или острых срезов головного мозга. [1]
Одной из проблем среди МЭБ in vitro было получение изображений с помощью микроскопов , в которых используются линзы высокой мощности, требующие малых рабочих расстояний порядка микрометров. Чтобы избежать этой проблемы, были созданы «тонкие» -MEA с использованием покровного стекла. Эти матрицы имеют размер примерно 180 мкм, что позволяет использовать их с линзами большой мощности. [1] [9]
В другой специальной конструкции 60 электродов разделены на группы 6 × 5, разделенные 500 мкм. Электроды в группе разделены на 30 мкм при диаметрах 10 мкм. Такие массивы используются для изучения локальных ответов нейронов, а также для изучения функциональной связи органотипических срезов. [1] [10]
Пространственное разрешение является одним из ключевых преимуществ MEA и позволяет передавать сигналы на большие расстояния с более высокой точностью при использовании MEA высокой плотности. Эти массивы обычно имеют квадратную сетку из 256 электродов, которые покрывают площадь 2,8 на 2,8 мм. [1]
Повышенное пространственное разрешение обеспечивается матрицами микроэлектродов высокой плотности на основе КМОП с тысячами электродов, а также интегрированными схемами считывания и стимуляции на компактных микросхемах размером с миниатюру. [11] Было продемонстрировано даже разрешение сигналов, распространяющихся по одиночным аксонам. [12]
Для получения качественных сигналов электроды и ткань должны находиться в тесном контакте друг с другом. Перфорированная конструкция МЭБ оказывает отрицательное давление на отверстия в подложке, так что срезы ткани могут быть размещены на электродах для улучшения контакта и регистрируемых сигналов. [1]
Другой подход к снижению электродного импеданса является модификацией интерфейса материала, например , с использованием углеродных нанотрубок , [13] [14] или путем модификации структуры электродов, причем, например , золота nanopillars [15] или нанополостей. [16]
Массивы in vivo
Три основных категории имплантируемого МЭСА являются микропровод, кремний основы, [17] и гибкие массивы микроэлектрода. Микропроволочные МЭБ в основном изготовлены из нержавеющей стали или вольфрама, и их можно использовать для оценки положения отдельных зарегистрированных нейронов путем триангуляции. Матрицы микроэлектродов на основе кремния включают две конкретные модели: матрицы Мичигана и Юты. Матрицы Michigan обеспечивают более высокую плотность датчиков для имплантации, а также более высокое пространственное разрешение, чем микропроволочные MEA. Они также позволяют получать сигналы по длине стержня, а не только на концах стержня. В отличие от решеток из Мичигана, матрицы в Юте трехмерны и состоят из 100 проводящих кремниевых игл. Однако в массиве Utah сигналы принимаются только от кончиков каждого электрода, что ограничивает количество информации, которую можно получить за один раз. Кроме того, массивы Utah производятся с заданными размерами и параметрами, в то время как массив Michigan обеспечивает большую свободу при проектировании. Гибкие массивы, сделанные с полиимидом , париленом , или benzocyclobutene , обеспечивают преимущества по сравнению с жесткими микроэлектродными массивами , поскольку они обеспечивают ближе механический матч, так как модуль Юнги кремния значительно больше , чем у ткани головного мозга, способствуя сдвиг индуцированного воспаления . [7]
Методы обработки данных
Фундаментальной единицей коммуникации нейронов является, по крайней мере, электрически потенциал действия. Это все или ничего явление берет свое начало на аксона бугре , [18] приводит к деполяризации внутриклеточной среды , которая распространяется вниз по аксону . Этот ионный поток через клеточную мембрану вызывает резкое изменение напряжения во внеклеточной среде, которое в конечном итоге обнаруживают электроды MEA. Таким образом, подсчет и сортировка скачков напряжения часто используются в исследованиях для характеристики сетевой активности. Анализ пикового поезда также может сэкономить время обработки и вычислительную память по сравнению с измерениями напряжения. Временные метки всплесков определяются как моменты времени, когда напряжение, измеренное отдельным электродом, превышает пороговое значение (часто определяемое стандартными отклонениями от среднего значения периода бездействия). Эти временные метки могут быть дополнительно обработаны для идентификации всплесков (множественные всплески в непосредственной близости). Дальнейший анализ этих поездов может выявить организацию спайков и временные закономерности. [19]
Возможности
Преимущества
В целом, основные сильные стороны массивов in vitro по сравнению с более традиционными методами, такими как фиксация пластыря, включают: [20]
- Возможность установки нескольких электродов одновременно, а не по отдельности
- Возможность настройки элементов управления в рамках одной и той же экспериментальной установки (с использованием одного электрода в качестве контроля, а других - в качестве экспериментального). Это представляет особый интерес в экспериментах по стимуляции.
- Возможность выбора разных сайтов записи в массиве
- Возможность одновременно получать данные с нескольких сайтов
- Записи интактной сетчатки представляют большой интерес из-за возможности доставки оптической стимуляции в реальном времени и, например, возможности восстановления рецептивных полей.
Кроме того, массивы in vitro неинвазивны по сравнению с зажимом пластыря, поскольку они не требуют нарушения клеточной мембраны.
Что касается в естественных массивы однако, основное преимущество по сравнению патч зажима является высоким пространственным разрешением. Имплантируемые массивы позволяют получать сигналы от отдельных нейронов, обеспечивая такую информацию, как положение или скорость двигательного движения, которые можно использовать для управления протезом . Широкомасштабные параллельные записи с десятками имплантированных электродов возможны, по крайней мере, у грызунов, во время поведения животных. Это делает такие внеклеточные записи методом выбора для идентификации нейронных цепей и изучения их функций. Однако однозначная идентификация зарегистрированного нейрона с использованием многоэлектродных внеклеточных массивов остается проблемой на сегодняшний день.
Недостатки
МЭА in vitro менее подходят для регистрации и стимуляции одиночных клеток из-за их низкого пространственного разрешения по сравнению с системами фиксации заплатки и динамического зажима . Сложность сигналов, которые электрод MEA может эффективно передавать другим ячейкам, ограничена по сравнению с возможностями динамических зажимов.
Существует также несколько биологических реакций на имплантацию матрицы микроэлектродов, особенно в отношении хронической имплантации. Наиболее заметными среди этих эффектов являются потеря нейрональных клеток, рубцевание глии и уменьшение количества работающих электродов. [21] Реакция ткани на имплантацию зависит от многих факторов, включая размер стержней MEA, расстояние между стержнями, состав материала MEA и период времени введения. Ответ ткани обычно делится на краткосрочный и долгосрочный. Кратковременный ответ происходит в течение нескольких часов после имплантации и начинается с увеличения популяции астроцитов и глиальных клеток, окружающих устройство. Затем рекрутированная микроглия инициирует воспаление, и начинается процесс фагоцитоза инородного материала. Со временем астроциты и микроглия, набранные на устройство, начинают накапливаться, образуя оболочку, окружающую матрицу, которая простирается на десятки микрометров вокруг устройства. Это не только увеличивает пространство между электродными зондами, но также изолирует электроды и увеличивает измерения импеданса. Проблемы с хронической имплантацией массивов стали движущей силой в исследовании этих устройств. В одном новом исследовании изучались нейродегенеративные эффекты воспаления, вызванного хронической имплантацией. [22] Иммуногистохимические маркеры показали неожиданное присутствие гиперфосфорилированного тау-белка, индикатора болезни Альцгеймера , рядом с местом записи электрода. Фагоцитоз электродного материала также ставит под сомнение вопрос биосовместимости, который, как показывают исследования, был незначительным и практически отсутствовал через 12 недель in vivo . Исследования по минимизации негативных последствий введения устройства включают покрытие поверхности устройств белками, которые способствуют прикреплению нейронов, например ламинином или веществами, выделяющими лекарственные средства . [23]
Приложения
В пробирке
Природа диссоциированных нейронных сетей , по-видимому, не меняет и не уменьшает характер ее фармакологического ответа по сравнению с моделями in vivo , что позволяет предположить, что MEAs могут быть использованы для изучения фармакологического воздействия на диссоциированные нейронные культуры в более простой контролируемой среде. [24] Ряд фармакологических исследований с использованием MEA на диссоциированных нейронных сетях, например, исследования с этанолом . [25] Межлабораторная валидация была проведена с использованием MEA. [26]
Кроме того, значительная часть работы по различным биофизическим аспектам сетевой функции была проведена путем сведения явлений, обычно изучаемых на поведенческом уровне, до уровня диссоциированной корковой сети. Например, способность таких сетей извлекать пространственные [27] и временные [28] характеристики различных входных сигналов, динамику синхронизации, [29] чувствительность к нейромодуляции [30] [31] [32] и кинетику обучения с использованием закрытых петлевые режимы. [33] [34] Наконец, сочетание технологии MEA с конфокальной микроскопией позволяет изучать взаимосвязь между сетевой активностью и синаптическим ремоделированием. [9]
MEA использовались для взаимодействия нейронных сетей с небиологическими системами в качестве контроллера. Например, нейро-компьютерный интерфейс может быть создан с использованием MEA. Диссоциированные нейроны коры головного мозга крысы были интегрированы в замкнутый цикл обратной связи «стимул-ответ» для управления аниматом в виртуальной среде. [35] замкнутый контур системы стимул-реакция также была построена с использованием МЭС Поттере, Mandhavan и DeMarse, [36] и Марк Хаммонд, Кевин Уорвик , и Бен Уолли в Университете Рединга . Около 300000 диссоциированных нейронов крысы были помещены на MEA, который был подключен к двигателям и ультразвуковым датчикам на роботе и был подготовлен так, чтобы избегать препятствий при обнаружении. [37] Таким образом, Шимон Маром и его коллеги из Техниона подключили диссоциированные нейронные сети, растущие на MEA, к роботу Lego Mindstorms ; поле зрения робота было классифицировано сетью, и команды были доставлены на колеса робота, так что он полностью избегал столкновения с препятствиями. [27] Это «транспортное средство Брайтенберга» использовалось для демонстрации неопределенности обратной нейроинженерии, показывающей, что даже в простой установке с практически неограниченным доступом к каждой части релевантной информации [38] невозможно было с уверенностью вывести конкретный нейронный канал. схема кодирования , которая использовалась для управления поведением роботов.
MEAs были использованы для наблюдения сетевого возбуждения в срезах гиппокампа . [39]
В естественных условиях
Существует несколько имплантируемых интерфейсов, которые в настоящее время доступны для использования потребителями, включая стимуляторы глубокого мозга , кохлеарные имплантаты и кардиостимуляторы . Глубокая стимуляция мозга (DBS) является эффективным при лечении двигательных нарушений , таких как болезнь Паркинсона , [40] и кохлеарные имплантаты помогли многим улучшить слух, помогая стимуляции слухового нерва . Из-за своего замечательного потенциала MEAs являются важной областью исследований в области нейробиологии. Исследования показывают, что MEAs могут дать представление о таких процессах, как формирование памяти и восприятие, а также могут иметь терапевтическую ценность при таких состояниях, как эпилепсия , депрессия и обсессивно-компульсивное расстройство [ необходима цитата ] . Клинические испытания с использованием интерфейсных устройств для восстановления моторного контроля после травмы спинного мозга или для лечения БАС были начаты в рамках проекта под названием BrainGate (см. Видеодемонстрацию : BrainGate ). Как показали Кевин Уорвик , Марк Гассон и Питер Киберд, MEA обеспечивают высокое разрешение, необходимое для записи изменяющихся во времени сигналов, что дает им возможность использовать как для управления, так и для получения обратной связи от протезных устройств . [41] [42] Исследования показывают, что использование MEA может помочь в восстановлении зрения за счет стимуляции оптического пути . [7]
Встречи пользователей MEA
Два раза в год в Ройтлингене проводится научная встреча пользователей , которую организует Институт естественных и медицинских наук (NMI) Тюбингенского университета . Встречи предлагают всесторонний обзор всех аспектов, связанных с новыми разработками и текущими применениями микроэлектродных массивов в фундаментальной и прикладной нейробиологии, а также в области промышленных лекарств, фармакологии безопасности и нейротехнологии. Конференция, проводимая два раза в год, превратилась в международную площадку для ученых, разрабатывающих и использующих МПС, как в промышленности, так и в академических кругах, и признана качественным научным форумом, насыщенным информацией. Вклады в собрание доступны в виде сборников с открытым доступом.
Использование в искусстве
Помимо использования в научных целях, МПС использовались в современном искусстве для исследования философских вопросов о взаимосвязи между технологией и биологией. Традиционно в западной мысли, биологии и технологии, были разделены на две категории: биос и TECHNE. [43] В 2002 году MEART: The Semi-live Artist был создан как совместный художественный и научный проект SymbioticA в Университете Западной Австралии в Перте и Potter Lab в Технологическом институте Джорджии в Атланте , чтобы поставить под сомнение отношения между биологией и техникой. [44] [45] [46] [47] MEART состоял из нейронов коры головного мозга крысы, выращенных in vitro на MEA в Атланте, пневматической руки робота, способной рисовать ручками на бумаге в Перте, и программного обеспечения для управления связью между ними. Сигналы от нейронов передавались по замкнутому контуру между Пертом и Атлантой, поскольку MEA стимулировал пневматическую руку. MEART был впервые представлен публике на выставке Biofeel в Пертском институте современного искусства в 2002 году. [46] [48]
Смотрите также
- Анимат
- Искусственный кардиостимулятор
- Глубокая стимуляция мозга
- Патч зажим
- Биоэлектроника
Рекомендации
- ^ a b c d e f g h Бовен, К.-Х .; Fejtl, M .; Möller, A .; Nisch, W .; Стетт, А. (2006). «О возрождении массива микроэлектродов». In Baudry, M .; Такетани, М. (ред.). Достижения сетевой электрофизиологии с использованием многоэлектродных решеток . Нью-Йорк: Спрингер. С. 24–37. ISBN 0-387-25857-4.
- ^ Buitenweg, JR; Руттен, WL; Марани, Э. (2003). «Геометрическое моделирование методом конечных элементов электрического контакта между культивируемым нейроном и микроэлектродом» . IEEE Trans Biomed Eng . 50 (4): 501–509. DOI : 10.1109 / TBME.2003.809486 . PMID 12723062 . S2CID 15578217 .
- ^ а б в Поттер, С.М. (2001). «Распределенная обработка в культивируемых нейронных сетях». Prog Brain Res . Прогресс в исследованиях мозга . 130 . С. 49–62. DOI : 10.1016 / S0079-6123 (01) 30005-5 . PMID 11480288 .
- ^ а б в г Пайн, Дж. (2006). «История развития МПС». In Baudry, M .; Такетани, М. (ред.). Достижения сетевой электрофизиологии с использованием многоэлектродных решеток . Нью-Йорк: Спрингер. С. 3–23. ISBN 0-387-25857-4.
- ^ Хойшкель, Миссури; Wirth, C .; Steidl, EM; Бюиссон, Б. (2006). «История развития МПС». In Baudry, M .; Такетани, М. (ред.). Достижения сетевой электрофизиологии с использованием многоэлектродных решеток . Нью-Йорк: Спрингер. С. 69–111. ISBN 0-387-25857-4.
- ^ Thiebaud, P .; deRooij, NF; Куделка-Хеп, М .; Стоппини, Л. (1997). «Матрицы микроэлектродов для электрофизиологического мониторинга культур органотипических срезов гиппокампа». IEEE Trans Biomed Eng . 44 (11): 1159–63. DOI : 10.1109 / 10.641344 . PMID 9353996 . S2CID 22179940 .
- ^ а б в Cheung, KC (2007). «Имплантируемые нейронные интерфейсы на микроуровне». Биомедицинские микроустройства . 9 (6): 923–38. DOI : 10.1007 / s10544-006-9045-Z . PMID 17252207 . S2CID 37347927 .
- ^ Томас, Калифорния; Спрингер, Пенсильвания; Loeb, GE; Berwald-Netter, Y .; Окунь, Л. М. (1972). «Миниатюрный набор микроэлектродов для контроля биоэлектрической активности культивируемых клеток». Exp. Cell Res . 74 (1): 61–66. DOI : 10.1016 / 0014-4827 (72) 90481-8 . PMID 4672477 .
- ^ а б Минерби, А .; Kahana, R .; Goldfeld, L .; Кауфман, М .; Маром, С .; Зив, NE (2009). «Долгосрочные отношения между синаптической стойкостью, синаптическим ремоделированием и сетевой активностью» . PLOS Biol . 7 (6): e1000136. DOI : 10.1371 / journal.pbio.1000136 . PMC 2693930 . PMID 19554080 .
- ^ Сегев, Р .; Берри II, MJ (2003). «Запись всех ганглиозных клеток сетчатки». Soc Neurosci Abstr . 264 : 11.
- ^ Hierlemann, A .; Frey, U .; Hafizovic, S .; Хеер, Ф. (2011). «Рост клеток на микроэлектронных чипах: взаимодействие электрогенных клеток in vitro с матрицами микроэлектродов на основе КМОП». Труды IEEE . 99 (2): 252–284. DOI : 10.1109 / JPROC.2010.2066532 . S2CID 2578216 .
- ^ Баккум, диджей; Frey, U .; Радивоевич, М .; Russell, TL; Müller, J .; Fiscella, M .; Takahashi, H .; Хирлеманн, А. (2013). «Отслеживание распространения аксонального потенциала действия на массиве микроэлектродов высокой плотности по сотням сайтов» . Nature Communications . 4 : 2181. Bibcode : 2013NatCo ... 4.2181B . DOI : 10.1038 / ncomms3181 . PMC 5419423 . PMID 23867868 .
- ^ Yu, Z .; и другие. (2007). «Вертикально расположенные массивы углеродных нановолокон записывают электрофизиологические сигналы из срезов гиппокампа». Nano Lett . 7 (8): 2188–95. Bibcode : 2007NanoL ... 7.2188Y . DOI : 10.1021 / nl070291a . PMID 17604402 .
- ^ Габай, Т .; и другие. (2007). «Электрохимические и биологические свойства многоэлектродных решеток на основе углеродных нанотрубок». Нанотехнологии . 18 (3): 035201. Bibcode : 2007Nanot..18c5201G . DOI : 10.1088 / 0957-4484 / 18/3/035201 . PMID 19636111 .
- ^ Brüggemann, D .; и другие. (2011). «Наноструктурированные золотые микроэлектроды для внеклеточной записи с электрогенных клеток». Нанотехнологии . 22 (26): 265104. Bibcode : 2011Nanot..22z5104B . DOI : 10.1088 / 0957-4484 / 22/26/265104 . PMID 21586820 .
- ^ Hofmann, B .; и другие. (2011). «Матрица нанополостных электродов для записи с электрогенных ячеек» . Лабораторный чип . 11 (6): 1054–8. DOI : 10.1039 / C0LC00582G . PMID 21286648 .
- ^ Bhandari, R .; Negi, S .; Сольцбахер, Ф. (2010). «Изготовление пластин в масштабе проникающих нейронных электродов». Биомедицинские микроустройства . 12 (5): 797–807. DOI : 10.1007 / s10544-010-9434-1 . PMID 20480240 . S2CID 25288723 .
- ^ Angelides, KJ; Элмер, LW; Лофтус, Д .; Элсон, Э. (1988). «Распределение и латеральная подвижность потенциалзависимых натриевых каналов в нейронах» . J. Cell Biol . 106 (6): 1911–25. DOI : 10,1083 / jcb.106.6.1911 . PMC 2115131 . PMID 2454930 .
- ^ Дастгейб, Раха М .; Ю, Сын Ван; Хоги, Норман Дж. (2020). "MEAnalyzer - инструмент анализа цепочки импульсов для многоэлектродных массивов". Нейроинформатика . 18 (1): 163–179. DOI : 10.1007 / s12021-019-09431-0 . PMID 31273627 . S2CID 195795810 .
- ^ Whitson, J .; Кубота, Д .; Shimono, K .; Jia, Y .; Такетани, М. (2006). «Массивы с несколькими электродами: улучшение традиционных методов и обеспечение сетевой физиологии». In Baudry, M .; Такетани, М. (ред.). Достижения сетевой электрофизиологии с использованием многоэлектродных решеток . Нью-Йорк: Спрингер. С. 38–68. ISBN 0-387-25857-4.
- ^ Biran, R .; Мартин, округ Колумбия; Треско, Пенсильвания (2005). «Потеря нейрональных клеток сопровождает реакцию ткани мозга на хронически имплантированные кремниевые микроэлектродные матрицы». Экспериментальная неврология . 195 (1): 115–26. DOI : 10.1016 / j.expneurol.2005.04.020 . PMID 16045910 . S2CID 14077903 .
- ↑ McConnell GC, Rees HD, Levey AI, Gross RG, Bellamkonda RV. 2008. Хронические электроды вызывают локальное нейродегенеративное состояние: влияние на надежность хронической записи. Общество неврологии , Вашингтон, округ Колумбия [ цитата не найдена ]
- ^ Он, W .; МакКоннелл, GC; Белламконда, Р.В. (2006). «Наноразмерное ламининовое покрытие модулирует реакцию кортикального рубцевания вокруг имплантированных кремниевых микроэлектродных матриц». Журнал нейронной инженерии . 3 (4): 316–26. Bibcode : 2006JNEng ... 3..316H . DOI : 10.1088 / 1741-2560 / 3/4/009 . PMID 17124336 .
- ^ Гопал, кВ; Гросс, GW (2006). «Новые гистотипические свойства культивируемых нейронных сетей». In Baudry, M .; Такетани, М. (ред.). Достижения сетевой электрофизиологии с использованием многоэлектродных решеток . Нью-Йорк: Спрингер. С. 193–214. ISBN 0-387-25857-4.
- ^ Ся Ю. и Гросс Г. В. (2003). «Гистотипические электрофизиологические ответы культивируемых нейронных сетей на этанол». Алкоголь . 30 (3): 167–74. DOI : 10.1016 / S0741-8329 (03) 00135-6 . PMID 13679110 .
- ^ Новеллино, А; Scelfo, B; Palosaari, T; Цена, А; Собанский, Т; Шафер, Т; Джонстон, А; Брутто, G; Грамовский, А; Скредер, О; Югельт, К; Chiappalone, M; Benfenati, F; Мартиноя, S; Тедеско, М; Дефранки, E; D'Angelo, P; Уилан, М. (27 апреля 2011 г.). «Разработка тестов на нейротоксичность на основе набора микроэлектродов: оценка межлабораторной воспроизводимости с нейроактивными химическими веществами» . Фронт. Neuroeng . 4 (4). DOI : 10.3389 / fneng.2011.00004 . PMID 21562604 . Проверено 21 декабря 2020 года .
- ^ а б Shahaf, G .; Eytan, D .; Gal, A .; Kermany, E .; Ляхов, В .; Zrenner, C .; Маром, С. (2008). «Порядковое представление в случайных сетях корковых нейронов» . PLOS Comput. Биол . 4 (11): e1000228. Bibcode : 2008PLSCB ... 4E0228S . DOI : 10.1371 / journal.pcbi.1000228 . PMC 2580731 . PMID 19023409 .
- ^ Eytan, D .; Brenner, N .; Маром, С. (2003). «Избирательная адаптация в сетях корковых нейронов» . J. Neurosci . 23 (28): 9349–9356. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.23-28-09349.2003 . PMC 6740578 . PMID 14561862 .
- ^ Eytan, D .; Маром, С. (2006). «Динамика и эффективная топология, лежащие в основе синхронизации в сетях корковых нейронов» . J. Neurosci . 26 (33): 8465–8476. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.1627-06.2006 . PMC 6674346 . PMID 16914671 .
- ^ Eytan, D .; Минерби, А .; Зив, NE; Маром, С. (2004). «Дофамин-индуцированная дисперсия корреляций между потенциалами действия в сетях корковых нейронов». J Neurophysiol . 92 (3): 1817–1824. DOI : 10,1152 / jn.00202.2004 . PMID 15084641 .
- ^ Татено, Т .; Jimbo, Y .; Робинсон, HP (2005). «Пространственно-временная холинергическая модуляция в культивируемых сетях нейронов коры крыс: спонтанная активность». Неврология . 134 (2): 425–437. DOI : 10.1016 / j.neuroscience.2005.04.049 . PMID 15993003 . S2CID 22745827 .
- ^ Татено, Т .; Jimbo, Y .; Робинсон, HP (2005). «Пространственно-временная холинергическая модуляция в культивируемых сетях нейронов коры крыс: вызванная активность». Неврология . 134 (2): 439–448. DOI : 10.1016 / j.neuroscience.2005.04.055 . PMID 15979809 . S2CID 6922531 .
- ^ Shahaf, G .; Маром, С. (2001). «Обучение в сетях корковых нейронов» . J. Neurosci . 21 (22): 8782–8788. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.21-22-08782.2001 . PMC 6762268 . PMID 11698590 .
- ^ Stegenga, J .; Le Feber, J .; Marani, E .; Руттен, WL (2009). «Влияние обучения на разрыв» . IEEE Trans Biomed Eng . 56 (4): 1220–1227. DOI : 10.1109 / TBME.2008.2006856 . PMID 19272893 . S2CID 12379440 .
- ^ ДеМарс, ТБ; Wagenaar, DA; Блау, AW; Поттер, С.М. (2001). «Нейронно управляемый анимат: биологический мозг, действующий с имитацией тел» . Автономные роботы . 11 (3): 305–10. DOI : 10,1023 / A: 1012407611130 . PMC 2440704 . PMID 18584059 .
- ^ Поттер, С. М.; Madhavan, R .; ДеМарс, ТБ (2003). «Долгосрочные двунаправленные нейронные интерфейсы для управления роботами и исследования обучения in vitro» . Proc. 25-е ежегодное собрание IEEE EMBS : 3690–3693. DOI : 10.1109 / IEMBS.2003.1280959 . ISBN 0-7803-7789-3. S2CID 12213854 .
- ^ Маркс, П. (2008). «Восстание роботов с крысиными мозгами». Новый ученый . 199 (2669): 22–23. DOI : 10.1016 / S0262-4079 (08) 62062-X .
- ^ Маром, С .; Meir, R .; Braun, E .; Gal, A .; Kermany, E .; Эйтан, Д. (2009). «На опасном пути обратной нейроинженерии» . Front Comput Neurosci . 3 : 5. DOI : 10,3389 / neuro.10.005.2009 . PMC 2691154 . PMID 19503751 .
- ^ Колгин, LL; Крамар, Э.А.; Галл, см; Линч, Г. (2003). «Перегородочная модуляция возбуждающей передачи в гиппокампе». J Neurophysiol . 90 (4): 2358–2366. DOI : 10,1152 / jn.00262.2003 . PMID 12840078 .
- ^ Breit, S .; Schulz, JB; Бенабид, А.Л. (2004). «Глубокая стимуляция мозга». Исследование клеточной ткани . 318 (1): 275–288. DOI : 10.1007 / s00441-004-0936-0 . PMID 15322914 . S2CID 25263765 .
- ^ Warwick, K .; Gasson, M .; Hutt, B .; Goodhew, I .; Kyberd, P .; Эндрюс, B .; Тедди, П .; Шад, А. (2003). «Применение технологии имплантатов для кибернетических систем» . Архив неврологии . 60 (10): 1369–1373. DOI : 10,1001 / archneur.60.10.1369 . PMID 14568806 .
- ^ Шварц, AB (2004). «Кортикальное нейронное протезирование». Ежегодный обзор неврологии . 27 : 487–507. DOI : 10.1146 / annurev.neuro.27.070203.144233 . PMID 15217341 .
- ^ Такер, Юджин (2010) "Что такое биомедия?" в «Критических условиях для исследований СМИ» Университета Чикаго. Чикаго и Лондон, стр 118-30.
- ^ Баккум Д. Д., Гэмблен П. М., Бен-Ари Дж., Чао З. К., Поттер С. М. (2007). "MEART: Полуживой художник" . Границы нейроробототехники . 1 : 5. DOI : 10,3389 / neuro.12.005.2007 . PMC 2533587 . PMID 18958276 .
- ^ Баккум, Дуглас Дж .; Школьник, Александр Ц .; Бен-Ари, Гай; Гэмблен, Фил; DeMarse, Thomas B .; Поттер, Стив М. (2004). Удаление части «А» из ИИ: воплощенные культурные сети . Конспект лекций по информатике. 3139 . С. 130–45. DOI : 10.1007 / 978-3-540-27833-7_10 . ISBN 978-3-540-22484-6.
- ^ a b Исследовательская группа SymbioticA (2002) MEART - полуживой художник (AKA Fish & Chips), этап 2, стр. 60-68. в BEAP, Биеннале электронного искусства, 2002: Выставки. Томас, Пол, изд., Pub. Куртинский университет. ISBN 1 74067 157 0 .
- ^ Бен-Ары, G, Цурр, I, Ричардс, M, Gamblen, P, Каттс, O и Бунт, S (2001) «Рыба и чипсы, текущее состояние по исследованиям исследовательской группы SymbioticA» в поглощениях, WER macht die Kunst von morgen (кто занимается искусством завтрашнего дня) стр. 141–147 Springer Vien.
- ^ «BioFeel: биология + искусство» . Пертский институт современного искусства. Архивировано из оригинала на 2014-08-11.