神经网络与光电微电极阵列的耦合

该项目针对目前国际上神经芯片与生物神经网络研究领域里所面临两大挑战：神经网络有序化和与微电极耦合的难题，研发新的神经网络记录系统。该系统包括三项新的器件或技术：集成光激发的微电极阵列、微接触印刷神经细胞网络、可装配神经芯片架构。光电微电极阵列基于标准集成电路工艺，整合有微电极阵列和片上光源阵列。微电极用于记录神经信号，硅基光源则用于光激发神经元。项目还将研究微接触印刷神经网络图形化技术，使单个神经细胞与微电极、集成光源形成耦合，进行神经网络与电路间的多通道长时间交互。为了提高耦合成功率，芯片采用装配式架构。该系统的研发将为神经科学的研究，特别是最近开辟的光激发神经领域提供有力工具。

该项目针对目前国际上神经芯片与生物神经网络研究领域里所面临两大挑战：神经网络有序化和与微电极耦合的难题，研发了新的神经网络传感器件和系统。传感器基于标准集成电路工艺，整合有记录神经电信号的微电极阵列和用于光激发神经元的LED模块，以可装配的架构实现了微电极与培养在微流道内的图案化神经网络的耦合。项目进一步利用纳米和生物活性材料优化了传感器界面材料的电学和生物学性能。新的器件和系统的研发为神经科学的研究，特别是神经光遗传学研究提供了有力工具。在硬件研发的基础上，项目在离体和在体的条件下实现了光电微电极阵列与神经网络的耦合试验，获得了大量光遗传学与电磁学刺激诱导下神经网络活动数据。实验结果揭示了神经网络在自发和诱发状态下的一系列模式变化规律。