-1::1
Simple Hit Counter
Skip to content

Products

Solutions

×
×
Sign In

KR

EN - EnglishCN - 简体中文DE - DeutschES - EspañolKR - 한국어IT - ItalianoFR - FrançaisPT - Português do BrasilPL - PolskiHE - עִבְרִיתRU - РусскийJA - 日本語TR - TürkçeAR - العربية
Sign In Start Free Trial

RESEARCH

JoVE Journal

Peer reviewed scientific video journal

Behavior
Biochemistry
Bioengineering
Biology
Cancer Research
Chemistry
Developmental Biology
View All
JoVE Encyclopedia of Experiments

Video encyclopedia of advanced research methods

Biological Techniques
Biology
Cancer Research
Immunology
Neuroscience
Microbiology
JoVE Visualize

Visualizing science through experiment videos

EDUCATION

JoVE Core

Video textbooks for undergraduate courses

Analytical Chemistry
Anatomy and Physiology
Biology
Cell Biology
Chemistry
Civil Engineering
Electrical Engineering
View All
JoVE Science Education

Visual demonstrations of key scientific experiments

Advanced Biology
Basic Biology
Chemistry
View All
JoVE Lab Manual

Videos of experiments for undergraduate lab courses

Biology
Chemistry

BUSINESS

JoVE Business

Video textbooks for business education

Accounting
Finance
Macroeconomics
Marketing
Microeconomics

OTHERS

JoVE Quiz

Interactive video based quizzes for formative assessments

Authors

Teaching Faculty

Librarians

K12 Schools

Biopharma

Products

RESEARCH

JoVE Journal

Peer reviewed scientific video journal

JoVE Encyclopedia of Experiments

Video encyclopedia of advanced research methods

JoVE Visualize

Visualizing science through experiment videos

EDUCATION

JoVE Core

Video textbooks for undergraduates

JoVE Science Education

Visual demonstrations of key scientific experiments

JoVE Lab Manual

Videos of experiments for undergraduate lab courses

BUSINESS

JoVE Business

Video textbooks for business education

OTHERS

JoVE Quiz

Interactive video based quizzes for formative assessments

Solutions

Authors
Teaching Faculty
Librarians
K12 Schools
Biopharma

Language

ko_KR

EN

English

CN

简体中文

DE

Deutsch

ES

Español

KR

한국어

IT

Italiano

FR

Français

PT

Português do Brasil

PL

Polski

HE

עִבְרִית

RU

Русский

JA

日本語

TR

Türkçe

AR

العربية

    Menu

    JoVE Journal

    Behavior

    Biochemistry

    Bioengineering

    Biology

    Cancer Research

    Chemistry

    Developmental Biology

    Engineering

    Environment

    Genetics

    Immunology and Infection

    Medicine

    Neuroscience

    Menu

    JoVE Encyclopedia of Experiments

    Biological Techniques

    Biology

    Cancer Research

    Immunology

    Neuroscience

    Microbiology

    Menu

    JoVE Core

    Analytical Chemistry

    Anatomy and Physiology

    Biology

    Cell Biology

    Chemistry

    Civil Engineering

    Electrical Engineering

    Introduction to Psychology

    Mechanical Engineering

    Medical-Surgical Nursing

    View All

    Menu

    JoVE Science Education

    Advanced Biology

    Basic Biology

    Chemistry

    Clinical Skills

    Engineering

    Environmental Sciences

    Physics

    Psychology

    View All

    Menu

    JoVE Lab Manual

    Biology

    Chemistry

    Menu

    JoVE Business

    Accounting

    Finance

    Macroeconomics

    Marketing

    Microeconomics

Start Free Trial
Loading...
Home
JoVE Journal
Neuroscience
CMOS 통합 고밀도 미세전극 어레이에서 Multimodal Large-Scale Neuronal Ensemble Dynamics 기록 및 분석
CMOS 통합 고밀도 미세전극 어레이에서 Multimodal Large-Scale Neuronal Ensemble Dynamics 기록 및 분석
JoVE Journal
Neuroscience
This content is Free Access.
JoVE Journal Neuroscience
Recording and Analyzing Multimodal Large-Scale Neuronal Ensemble Dynamics on CMOS-Integrated High-Density Microelectrode Array

CMOS 통합 고밀도 미세전극 어레이에서 Multimodal Large-Scale Neuronal Ensemble Dynamics 기록 및 분석

Full Text
5,741 Views
09:44 min
March 8, 2024

DOI: 10.3791/66473-v

Brett Addison Emery*1, Shahrukh Khanzada*1, Xin Hu*1, Diana Klütsch1, Hayder Amin1,2,3

1Group of "Biohybrid Neuroelectronics (BIONICS)",German Center for Neurodegenerative Diseases (DZNE), 2Faculty of Medicine Carl Gustav Carus,Technical University Dresden, 3Dresden Center for Intelligent Materials (DCIM),Technical University Dresden

AI Banner

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study employs high-density multi-electrode arrays (HD-MEA) to examine the computational dynamics of large-scale neuronal ensembles in hippocampal and olfactory bulb circuits, as well as human neuronal networks. The integration of spatiotemporal activity recording and computational analysis enhances the understanding of complex neuronal interactions, providing insights into brain function and potential biomarkers for neurological disorders.

Key Study Components

Area of Science

  • Neuroscience
  • Electrophysiology
  • Neurotechnology

Background

  • Challenges in decoding neural information at scale.
  • Need for high-resolution recordings to study complex brain networks.
  • Focus on biocompatibility and signal resolution in neural technology.

Purpose of Study

  • To bridge the research gap in recording dynamics of larger-scale neuronal ensembles.
  • To enhance understanding of neural function in health and disease.
  • To develop a versatile experimental tool across different neuronal models.

Methods Used

  • High-density multi-electrode arrays (HD-MEA) for capturing neuronal activity.
  • Use of ex vivo mouse brain slices and in vitro human iPSC-derived neurons.
  • Protocol includes preparation, incubation, and recording procedures.
  • Emphasizes precise electrode positioning and signal acquisition parameters.

Main Results

  • The study captures and analyzes spatiotemporal neuronal activity effectively.
  • Identifies the intricacies of neuronal dynamics across different models.
  • Potential implications for understanding neuroplasticity and coding mechanisms.

Conclusions

  • This research demonstrates a significant advancement in recording techniques for neuronal behavior.
  • It highlights the enriched understanding of neural mechanisms and disorder implications.
  • Future work aims to connect molecular and functional insights across models.

Frequently Asked Questions

What are the advantages of using HD-MEA?
HD-MEA provides high spatial and temporal resolution for capturing neuronal activity, facilitating in-depth analysis of large-scale networks.
How is the ex vivo mouse brain slice prepared?
The preparation involves careful dissection, using a vibratome for slicing, and maintaining slices in recoverable conditions before experimentation.
What types of data are obtained from this method?
The method captures spatiotemporal activity data, allowing for the analysis of neuronal communication and interactions in different contexts.
Can the method be adapted for other neuronal types?
Yes, the protocol can be applied to various models, including human iPSC-derived neurons, enhancing versatility in research applications.
What are the limitations of HD-MEA?
Limitations may include challenges in achieving complete biocompatibility and variations in signal clarity based on the brain region being studied.
How does this research contribute to understanding neural disorders?
By elucidating neuronal dynamics, this research aids in identifying biomarkers and therapeutic targets for neurological conditions.

여기서는 HD-MEA를 사용하여 대규모 신경 앙상블, 특히 해마, 후각 전구 회로 및 인간 신경 네트워크의 계산 역학을 탐구합니다. 계산 도구와 결합된 시공간 활동을 캡처하면 신경 앙상블 복잡성에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 이 방법은 뇌 기능에 대한 이해를 높여 잠재적으로 신경 장애에 대한 바이오마커 및 치료법을 식별합니다.

우리의 연구는 신경 통신 및 대규모 네트워크를 디코딩하기 위한 고밀도 CMOS 기반 미세 전극 어레이를 통합하여 신경 기술의 최전선을 탐구합니다. 우리는 여러 척도에 걸친 신경 정보가 어떻게 고유하고 세부적으로 인코딩되는지에 대한 답을 제공하여 건강과 질병의 뇌 기능 및 기능 장애에 대한 이해를 높이는 것을 목표로 합니다. 신경 앙상블 연구의 복잡한 영역을 탐색하면서 우리는 뇌 활동 중에 정확한 신호 분해능을 달성하고 CMOS 기반 미세 전극 어레이의 생체 적합성을 보장하는 것과 같은 과제에 직면해 있습니다.

이러한 장애물은 다중 모드 기록을 사용하여 신경 상호 작용의 풍부한 태피스트리를 정확하게 캡처하고 해석하는 데 중추적인 역할을 합니다. 우리의 연구는 신경 과학의 중요한 격차, 즉 높은 공간 및 시간 해상도로 더 큰 규모의 신경 앙상블의 역학을 다시 코딩하고 분석하는 포괄적인 방법의 부족을 해결합니다. 이 격차는 복잡한 뇌 네트워크와 건강과 질병의 기능에 대한 우리의 이해를 방해합니다.

당사의 프로토콜은 해마, 후각 전구 및 인간 IPSC 유래 뉴런 전반에 걸쳐 멀티모달, 레이블 없는 고해상도 녹음을 가능하게 하여 다양한 실험을 위한 다목적 도구를 제공합니다. 이 독특한 접근 방식은 신경 역학에 대한 비할 데 없는 통찰력을 촉진하여 다양한 뇌 영역과 모델 시스템 간의 연구 격차를 해소하고 신경 기능 및 장애에 대한 이해를 크게 발전시킵니다. 우리 연구실의 향후 노력은 유전자에서 네트워크에 이르는 신경 계산 및 역학을 심층적으로 연구하여 건강과 질병의 분자 및 기능 서명을 연결하는 것을 목표로 합니다.

첨단 생체 전자 공학 및 신경 기술을 통해 신경 가소성, 후각 코딩, AI 개발, 새로운 치료법 및 뇌 기계 인터페이스를 위한 기억력 향상 전략에 중점을 둘 것입니다.

View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos

Sign In Start Free Trial

Explore More Videos

이번 달 JoVE 205호 HD-MEA 대규모 신경 기록 신경 회로/네트워크 해마-피질 조각 후각 전구 조각 iPSC 뉴런 조직-전극 인터페이스 커넥톰 그래프 이론 세포 어셈블리 컴퓨터 신경 과학 인공 지능 기계 학습

Related Videos

Organotypic 문화에의 연결을 눈사태의 다중 전극 어레이 레코딩

16:01

Organotypic 문화에의 연결을 눈사태의 다중 전극 어레이 레코딩

Related Videos

26.9K Views

Anesthetized 쥐의 실리콘 프로브와 함께 대규모의 연결 Ensembles 녹음하기

05:45

Anesthetized 쥐의 실리콘 프로브와 함께 대규모의 연결 Ensembles 녹음하기

Related Videos

25.4K Views

설치류를 행동에 이동 가능한 실리콘 프로브에 의한 뉴런의 대규모 녹화

17:37

설치류를 행동에 이동 가능한 실리콘 프로브에 의한 뉴런의 대규모 녹화

Related Videos

35.4K Views

깨어있는 행동을 한 쥐의 만성 신경 녹음을위한 마이크로 드라이브 배열의 건설

10:44

깨어있는 행동을 한 쥐의 만성 신경 녹음을위한 마이크로 드라이브 배열의 건설

Related Videos

21.4K Views

대뇌 피 질의 로컬 필드 전위, 심전도, 치십시오, 그리고 자유롭게 움직이는 쥐에서 리듬 호흡의 동시 녹음

10:07

대뇌 피 질의 로컬 필드 전위, 심전도, 치십시오, 그리고 자유롭게 움직이는 쥐에서 리듬 호흡의 동시 녹음

Related Videos

11.4K Views

Microelectrode 배열 마이크로 신경 통신 및 Axonal 신호 전파 공부에 대 한 인터페이스

11:27

Microelectrode 배열 마이크로 신경 통신 및 Axonal 신호 전파 공부에 대 한 인터페이스

Related Videos

8.5K Views

만성 및 급성 생체 내 기록을 위한 탄소 섬유 미세 전하 배열의 구성 및 구현

07:37

만성 및 급성 생체 내 기록을 위한 탄소 섬유 미세 전하 배열의 구성 및 구현

Related Videos

4.3K Views

여러 개의 작은 유기체에서 자동화된 다중 모드 자극 및 동시 신경 기록

08:28

여러 개의 작은 유기체에서 자동화된 다중 모드 자극 및 동시 신경 기록

Related Videos

1.5K Views

자유롭게 움직이는 마우스의 다채널 세포외 기록

08:59

자유롭게 움직이는 마우스의 다채널 세포외 기록

Related Videos

3.6K Views

Complementary Metal-Oxide-Semiconductor High-Density Microelectrode Array System을 사용한 급성 뇌 절편에서 고품질 발작 유사 활동

06:28

Complementary Metal-Oxide-Semiconductor High-Density Microelectrode Array System을 사용한 급성 뇌 절편에서 고품질 발작 유사 활동

Related Videos

3.2K Views

JoVE logo
Contact Us Recommend to Library
Research
  • JoVE Journal
  • JoVE Encyclopedia of Experiments
  • JoVE Visualize
Business
  • JoVE Business
Education
  • JoVE Core
  • JoVE Science Education
  • JoVE Lab Manual
  • JoVE Quizzes
Solutions
  • Authors
  • Teaching Faculty
  • Librarians
  • K12 Schools
  • Biopharma
About JoVE
  • Overview
  • Leadership
Others
  • JoVE Newsletters
  • JoVE Help Center
  • Blogs
  • Site Maps
Contact Us Recommend to Library
JoVE logo

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. All rights reserved

Privacy Terms of Use Policies
WeChat QR code