CMOS Entegre Yüksek Yoğunluklu Mikroelektrot Dizisi Üzerinde Multimodal Büyük Ölçekli Nöronal Topluluk Dinamiğinin Kaydedilmesi ve Analizi

Burada, özellikle hipokampal, koku soğanı devreleri ve insan nöronal ağlarında, büyük ölçekli nöronal toplulukların hesaplama dinamiklerini araştırmak için HD-MEA'yı kullanıyoruz. Hesaplama araçlarıyla birlikte uzay-zamansal aktiviteyi yakalamak, nöronal topluluk karmaşıklığı hakkında içgörüler sağlar. Yöntem, beyin fonksiyonlarının anlaşılmasını geliştirir, potansiyel olarak biyobelirteçleri ve nörolojik bozukluklar için tedavileri tanımlar.

Araştırmamız, nöral iletişim ve büyük ağların kodunu çözmek için yüksek yoğunluklu CMOS tabanlı mikroelektrot dizisini entegre ederek nöral teknolojinin sınırlarını araştırıyor. Ölçekler arasındaki sinirsel bilginin benzersiz ayrıntılarla nasıl kodlandığını yanıtlamayı, beyin fonksiyonu ve sağlık ve hastalıktaki işlev bozukluğu hakkındaki anlayışımızı geliştirmeyi amaçlıyoruz. Nöronal topluluk araştırmalarının karmaşık alanında gezinirken, beyin aktivitesinin ortasında hassas sinyal çözünürlüğü elde etmek ve CMOS tabanlı mikroelektrot dizilerimizin biyouyumluluğunu sağlamak gibi zorluklarla karşı karşıyayız.

Bu engeller, çok modlu kayıtlar kullanarak nöral etkileşimin zengin dokusunu doğru bir şekilde yakalamak ve yorumlamak için çok önemlidir. Araştırmamız, sinirbilimdeki kritik bir boşluğu, daha büyük ölçekli nöronal topluluğun dinamiklerini yüksek uzamsal ve zamansal çözünürlükle yeniden kodlamak ve analiz etmek için kapsamlı bir yöntemin eksikliğini ele almaktadır. Bu boşluk, karmaşık beyin ağlarını anlamamızı ve sağlık ve hastalıktaki işlevlerini engeller.

Protokolümüz, hipokampus, koku soğanı ve insan IPSC'den türetilen nöronlar arasında çok modlu, etiketsiz, yüksek çözünürlüklü kayıtlara olanak tanıyarak çeşitli deneyler için çok yönlü bir araç sağlar. Bu benzersiz yaklaşım, çeşitli beyin bölgeleri ve model sistemler arasındaki araştırma boşluğunu doldurarak, nöral işlev ve bozukluk anlayışımızı önemli ölçüde ilerleterek, nöronal dinamiklere benzersiz bir bakış açısı sağlar. Laboratuvarımızdaki gelecekteki çabalar, sağlık ve hastalıkta moleküler ve fonksiyonel imzalar arasında köprü kurmayı amaçlayan, genlerden ağlara kadar nöral hesaplamaları ve dinamikleri derinlemesine araştıracaktır.

Gelişmiş biyoelektronik ve nöral teknoloji sayesinde, yeni terapötikler ve beyin makine arayüzleri için nöroplastisite, koku kodlama, yapay zeka geliştirme ve hafıza geliştirme stratejilerine odaklanacağız.