Aufzeichnung und Analyse der multimodalen Dynamik großskaliger neuronaler Ensembles auf einem CMOS-integrierten Mikroelektrodenarray mit hoher Dichte

Unsere Forschung erforscht die Grenzen der neuronalen Technologie durch die Integration von CMOS-basierten Mikroelektrodenarrays mit hoher Dichte zur Dekodierung neuronaler Kommunikation und großer Netzwerke. Unser Ziel ist es, zu beantworten, wie neuronale Informationen über Skalen hinweg in einzigartiger Detailgenauigkeit kodiert werden, um unser Verständnis der Gehirnfunktion und -dysfunktion bei Gesundheit und Krankheit zu verbessern. Auf dem komplexen Gebiet der neuronalen Ensemble-Forschung stellen wir uns Herausforderungen wie dem Erreichen einer präzisen Signalauflösung inmitten der Gehirnaktivität und der Sicherstellung der Biokompatibilität unserer CMOS-basierten Mikroelektroden-Arrays.

Diese Hürden sind entscheidend für die genaue Erfassung und Interpretation des reichhaltigen Teppichs neuronaler Interaktion mit multimodalen Aufzeichnungen. Unsere Forschung befasst sich mit einer kritischen Lücke in den Neurowissenschaften, dem Fehlen einer umfassenden Methode zur Neukodierung und Analyse der Dynamik eines größeren neuronalen Ensembles mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung. Diese Lücke behindert unser Verständnis komplexer Gehirnnetzwerke und -funktionen bei Gesundheit und Krankheit.

Unser Protokoll ermöglicht multimodale, markierungsfreie, hochauflösende Aufzeichnungen über den Hippocampus, den Riechkolben und menschliche IPSC-abgeleitete Neuronen und bietet ein vielseitiges Werkzeug für verschiedene Experimente. Dieser einzigartige Ansatz ermöglicht einen beispiellosen Einblick in die neuronale Dynamik, überbrückt die Forschungslücke zwischen verschiedenen Gehirnregionen und Modellsystemen und verbessert unser Verständnis von neuronalen Funktionen und Störungen erheblich. Zukünftige Unternehmungen in unserem Labor werden neuronale Berechnungen und Dynamiken von Genen bis hin zu Netzwerken eingehend untersuchen, mit dem Ziel, molekulare und funktionelle Signaturen in Gesundheit und Krankheit zu überbrücken.

Durch fortschrittliche Bioelektronik und neuronale Technologie werden wir uns auf Neuroplastizität, olfaktorische Kodierung, Entwicklung von KI und gedächtnisverbessernde Strategien für neuartige Therapeutika und Gehirn-Maschine-Schnittstellen konzentrieren.