stringtranslate.com

Микроэлектродная матрица

Микроэлектродные матрицы ( МЭМ ) (также называемые многоэлектродными матрицами [1] ) представляют собой устройства, содержащие несколько (от десятков до тысяч) микроэлектродов, через которые нейронные сигналы принимаются или доставляются, по сути, выступая в качестве нейронных интерфейсов, соединяющих нейроны с электронными схемами . Существует два основных класса МЭМ: имплантируемые МЭМ, используемые in vivo , и неимплантируемые МЭМ, используемые in vitro .

Теория

Нейроны и мышечные клетки создают ионные токи через свои мембраны при возбуждении, вызывая изменение напряжения между внутренней и внешней частью клетки. При записи электроды на МЭА преобразуют изменение напряжения из окружающей среды, переносимое ионами , в токи, переносимые электронами (электронные токи). При стимуляции электроды преобразуют электронные токи в ионные токи через среду. Это запускает потенциалзависимые 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 клетка или клетки (например, электропроводность среды , емкость и однородность ); природы контакта между клетками и электродом МЭБ (например, площадь контакта и герметичность); природы самого электрода МЭБ (например, его геометрия, импеданс и шум); аналоговой обработки сигнала (например, коэффициент усиления системы , полоса пропускания и поведение за пределами частот среза ); и свойств выборки данных (например, частота выборки и цифровая обработка сигнала ). [2] Для записи одной клетки, которая частично покрывает плоский электрод, напряжение на контактной площадке приблизительно равно напряжению области перекрытия клетки и электрода, умноженному на отношение площади поверхности области перекрытия к площади всего электрода, или:

предполагая, что область вокруг электрода хорошо изолирована и имеет очень малую емкость, связанную с ним. [2] Однако приведенное выше уравнение основано на моделировании электрода, ячеек и их окружения в виде эквивалентной схемы цепи . Альтернативным способом прогнозирования поведения ячейки-электрода является моделирование системы с использованием конечно-элементного анализа на основе геометрии в попытке обойти ограничения чрезмерного упрощения системы в сосредоточенной схеме элемента цепи. [3]

MEA можно использовать для проведения электрофизиологических экспериментов на срезах тканей или диссоциированных клеточных культурах. В случае острых срезов тканей связи между клетками внутри срезов тканей до извлечения и посева более или менее сохраняются, в то время как межклеточные связи в диссоциированных культурах разрушаются до посева. В случае диссоциированных нейрональных культур нейроны спонтанно образуют сети . [4]

Видно, что амплитуда напряжения , испытываемая электродом, обратно пропорциональна расстоянию, с которого деполяризуется клетка. [5] Таким образом, может быть необходимо культивировать клетки или иным образом размещать их как можно ближе к электродам. В случае срезов тканей вокруг места разреза из-за отека образуется слой электрически пассивных мертвых клеток . [ 6] Одним из способов решения этой проблемы является изготовление МЭА с трехмерными электродами, изготовленными путем маскирования и химического травления . Эти трехмерные электроды проникают в слой мертвых клеток ткани среза, уменьшая расстояние между живыми клетками и электродами. [7] В диссоциированных культурах правильное прилипание клеток к субстрату МЭА важно для получения надежных сигналов.

История

Первые имплантируемые массивы были микропроводными массивами, разработанными в 1950-х годах. [8] Первый эксперимент, включающий использование массива плоских электродов для записи с культивируемых клеток, был проведен в 1972 году CA Thomas, Jr. и его коллегами. [5] Экспериментальная установка использовала массив 2 x 15 золотых электродов, покрытых платиновой чернью , каждый из которых находился на расстоянии 100 мкм друг от друга. Миоциты , собранные с эмбрионов цыплят, были диссоциированы и культивированы на MEAs, и были зарегистрированы сигналы с амплитудой до 1 мВ. [9] MEAs были сконструированы и использованы для исследования электрофизиологии ганглиев улитки независимо Гюнтером Гроссом и его коллегами в Центре сетевой нейронауки в 1977 году без предварительного знания работы Томаса и его коллег. [5] В 1982 году Гросс наблюдал спонтанную электрофизиологическую активность диссоциированных нейронов спинного мозга и обнаружил, что активность сильно зависит от температуры. Ниже примерно 30˚C амплитуды сигнала быстро уменьшаются до относительно небольшого значения при комнатной температуре . [5]

До 1990-х годов для новых лабораторий, стремившихся проводить исследования МЭБ, существовали значительные барьеры для входа, поскольку им приходилось изготавливать МЭБ на заказ и разрабатывать программное обеспечение. [4] Однако с появлением доступной вычислительной мощности [2] и коммерческого оборудования и программного обеспечения для МЭБ [4] многие другие лаборатории смогли проводить исследования с использованием МЭБ.

Типы

Микроэлектродные матрицы можно разделить на подкатегории в зависимости от их потенциального использования: матрицы in vitro и in vivo .

В пробиркемассивы

МЭА in vitro

Стандартный тип in vitro MEA поставляется в виде схемы 8 x 8 или 6 x 10 электродов. Электроды обычно состоят из оксида индия-олова , платиновой черни или нитрида титана и имеют диаметр от 10 до 30 мкм. Эти массивы обычно используются для культур отдельных клеток или острых срезов мозга. [2]

Одной из проблем среди in vitro MEAs была визуализация их с помощью микроскопов , которые используют мощные линзы, требующие малых рабочих расстояний порядка микрометров. Чтобы избежать этой проблемы, были созданы «тонкие» MEAs с использованием покровного стекла. Эти массивы имеют размер около 180 мкм, что позволяет использовать их с мощными линзами. [2] [10]

В другой специальной конструкции 60 электродов разделены на массивы 6 × 5, разделенные на 500 мкм. Электроды внутри группы разделены на 30 мкм с диаметром 10 мкм. Такие массивы используются для изучения локальных реакций нейронов, а также для изучения функциональной связности органотипических срезов. [2] [11]

Пространственное разрешение является одним из ключевых преимуществ MEA и позволяет принимать сигналы, отправленные на большие расстояния, с большей точностью при использовании MEA высокой плотности. Эти массивы обычно имеют квадратную сетку из 256 электродов, которые покрывают область 2,8 на 2,8 мм. [2]

Повышенное пространственное разрешение обеспечивается микроэлектродными матрицами высокой плотности на основе КМОП, включающими тысячи электродов вместе с интегрированными схемами считывания и стимуляции на компактных чипах размером с ноготь большого пальца. [12] Было продемонстрировано даже разрешение сигналов, распространяющихся вдоль отдельных аксонов. [13]

Для получения качественных сигналов электроды и ткань должны находиться в тесном контакте друг с другом. Перфорированная конструкция MEA применяет отрицательное давление к отверстиям в подложке, чтобы кусочки ткани можно было расположить на электродах для улучшения контакта и регистрируемых сигналов. [2]

Другой подход к снижению сопротивления электрода заключается в модификации материала интерфейса, например, с использованием углеродных нанотрубок [14] [ 15] или модификации структуры электродов, например, с использованием золотых наностолбиков [16] или нанополостей [17] .

В естественных условияхмассивы

Схема электродной решетки in vivo «Юта»

Три основные категории имплантируемых МЭУ — это микропроводные, кремниевые [ 18] и гибкие микроэлектродные массивы. Микропроводные МЭУ в основном изготавливаются из нержавеющей стали или вольфрама и могут использоваться для оценки положения отдельных зарегистрированных нейронов с помощью триангуляции. Микроэлектродные массивы на основе кремния включают две конкретные модели: массивы Мичигана и Юты. Массивы Мичигана позволяют использовать более высокую плотность датчиков для имплантации, а также более высокое пространственное разрешение, чем микропроводные МЭУ. Они также позволяют получать сигналы по всей длине стержня, а не только на концах стержней. В отличие от массивов Мичигана, массивы Юты являются трехмерными и состоят из 100 проводящих кремниевых игл. Однако в массиве Юты сигналы принимаются только с кончиков каждого электрода, что ограничивает объем информации, которую можно получить за один раз. Кроме того, массивы Юты производятся с заданными размерами и параметрами, в то время как массив Мичигана обеспечивает большую свободу дизайна. Гибкие массивы, изготовленные из полиимида , парилена или бензоциклобутен , обеспечивают преимущество перед жесткими массивами микроэлектродов, поскольку они обеспечивают более близкое механическое соответствие, поскольку модуль Юнга кремния намного больше, чем у мозговой ткани, что способствует воспалению, вызванному сдвигом . [8]

Методы обработки данных

Фундаментальной единицей коммуникации нейронов является, по крайней мере, электрический потенциал действия. Это явление «все или ничего» возникает в аксонном холмике [19] , что приводит к деполяризации внутриклеточной среды, которая распространяется вниз по аксону . Этот поток ионов через клеточную мембрану генерирует резкое изменение напряжения во внеклеточной среде, что в конечном итоге и обнаруживается электродами MEA. Таким образом, подсчет и сортировка скачков напряжения часто используется в исследованиях для характеристики сетевой активности. Анализ скачков напряжения также может сэкономить время обработки и вычислительную память по сравнению с измерениями напряжения. Временные метки скачков определяются как моменты времени, когда напряжение, измеренное отдельным электродом, превышает пороговое значение (часто определяемое стандартными отклонениями от среднего значения неактивного периода времени). Эти временные метки могут быть дополнительно обработаны для выявления всплесков (множественные скачки в непосредственной близости). Дальнейший анализ этих скачков может выявить организацию скачков и временные закономерности. [20]

Возможности

Преимущества

В целом, основные преимущества in vitro -матриц по сравнению с более традиционными методами, такими как патч-кламп, включают в себя: [21]

Кроме того, in vitro- матрицы неинвазивны по сравнению с патч-клампом, поскольку не требуют нарушения клеточной мембраны.

Однако, что касается массивов in vivo , то основным преимуществом по сравнению с патч-клампом является высокое пространственное разрешение. Имплантируемые массивы позволяют получать сигналы от отдельных нейронов, что позволяет получать такую ​​информацию, как положение или скорость двигательного движения, которую можно использовать для управления протезным устройством. Крупномасштабные 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 записанного нейрона с использованием многоэлектродных внеклеточных массивов остается проблемой на сегодняшний день.

Недостатки

In vitro MEAs менее подходят для регистрации и стимуляции отдельных клеток из-за их низкого пространственного разрешения по сравнению с системами patch clamp и dynamic clamp. Сложность сигналов, которые электрод MEA может эффективно передавать другим клеткам, ограничена по сравнению с возможностями динамических зажимов.

Существует также несколько биологических реакций на имплантацию микроэлектродной решетки, особенно в отношении хронической имплантации. Наиболее заметными среди этих эффектов являются потеря нейронных клеток, глиальное рубцевание и снижение количества функционирующих электродов. [22] Реакция ткани на имплантацию зависит от многих факторов, включая размер стержней MEA, расстояние между стержнями, состав материала MEA и период времени введения. Реакция ткани обычно делится на краткосрочную и долгосрочную. Краткосрочная реакция происходит в течение нескольких часов после имплантации и начинается с увеличения популяции астроцитов и глиальных клеток, окружающих устройство. Затем привлеченная микроглия инициирует воспаление, и начинается процесс фагоцитоза инородного материала. Со временем астроциты и микроглия, привлеченные к устройству, начинают накапливаться, образуя оболочку, окружающую решетку, 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 были движущей силой в исследовании этих устройств. Одно новое исследование изучало нейродегенеративные эффекты воспаления, вызванного хронической имплантацией. [23] Иммуногистохимические маркеры показали удивительное присутствие гиперфосфорилированного тау, индикатора болезни Альцгеймера , вблизи места регистрации электрода. Фагоцитоз материала электрода также ставит под сомнение проблему реакции биосовместимости, которая, как показывают исследования, была незначительной и становится практически несуществующей через 12 недель in vivo . Исследования по минимизации негативных эффектов вставки устройства включают покрытие поверхности устройств белками, которые стимулируют присоединение нейронов, такими как ламинин , или веществами, высвобождающими лекарственные средства . [24]

Приложения

В пробирке

Природа диссоциированных нейронных сетей, по-видимому, не изменяет и не уменьшает характер ее фармакологического ответа по сравнению с моделями in vivo , что позволяет предположить, что МЭА можно использовать для изучения фармакологических эффектов на диссоциированных нейронных культурах в более простой, контролируемой среде. [25] Ряд фармакологических исследований с использованием МЭА на диссоциированных нейронных сетях, например, исследования с этанолом . [26] Была проведена межлабораторная валидация с использованием МЭА. [27]

Кроме того, существенный объем работы по различным биофизическим аспектам сетевой функции был выполнен путем сведения явлений, обычно изучаемых на поведенческом уровне, к уровню диссоциированной кортикальной сети. Например, способность таких сетей извлекать пространственные [28] и временные [29] характеристики различных входных сигналов, динамику синхронизации, [30] чувствительность к нейромодуляции [31] [32] [33] и кинетику обучения с использованием режимов замкнутого цикла. [34] [35] Наконец, объединение технологии MEA с конфокальной микроскопией позволяет изучать взаимосвязи между сетевой активностью и синаптическим ремоделированием. [10]

MEA использовались для сопряжения нейронных сетей с небиологическими системами в качестве контроллера. Например, нейрокомпьютерный интерфейс может быть создан с использованием MEA. Диссоциированные нейроны коры головного мозга крысы были интегрированы в замкнутую петлю обратной связи стимул-реакция для управления аниматом в виртуальной среде. [36] Замкнутая система стимул - реакция также была создана с использованием MEA Поттером, Мандхаваном и ДеМарсом [37] и Марком Хаммондом, Кевином Уориком и Беном Уолли в Университете Рединга . Около 300 000 диссоциированных нейронов крысы были помещены на MEA, который был подключен к двигателям и ультразвуковым датчикам на роботе и был обусловлен избегать препятствий при обнаружении. [38] В этом же направлении Шимон Маром и его коллеги в Технионе подключили диссоциированные нейронные сети, растущие на MEA, к роботу Lego Mindstorms ; поле зрения робота классифицировалось сетью, и команды передавались на колеса робота таким образом, чтобы он полностью избегал столкновений с препятствиями. [28] Это «транспортное средство Брайтеберга» использовалось для демонстрации неопределенности обратной нейроинженерии, показывающей, что даже в простой установке с практически неограниченным доступом к каждой части соответствующей информации [39] невозможно с уверенностью вывести конкретную схему нейронного кодирования , которая использовалась для управления поведением робота.

MEA использовались для наблюдения за сетевой активностью в срезах гиппокампа . [40]

В естественных условиях

В настоящее время для использования потребителями доступно несколько имплантируемых интерфейсов, включая глубокие стимуляторы мозга , кохлеарные имплантаты и кардиостимуляторы . Глубокая стимуляция мозга (DBS) эффективна при лечении двигательных расстройств, таких как болезнь Паркинсона , [41] а кохлеарные имплантаты помогли многим улучшить слух, помогая стимулировать слуховой нерв . Благодаря своему замечательному потенциалу, MEAs являются важной областью исследований в области нейронауки. Исследования показывают, что MEAs могут обеспечить понимание таких процессов, как формирование памяти и восприятие, а также могут иметь терапевтическую ценность при таких состояниях, как эпилепсия , депрессия и обсессивно-компульсивное расстройство [ требуется ссылка ] . Клинические испытания с использованием интерфейсных устройств для восстановления двигательного контроля после травмы спинного мозга или в качестве лечения БАС были начаты в проекте под названием BrainGate (см. видеодемонстрацию: BrainGate). МЭА обеспечивают высокое разрешение, необходимое для записи изменяющихся во времени сигналов, что дает возможность использовать их как для управления, так и для получения обратной связи от протезных устройств, как это было показано Кевином Уориком , Марком Гассоном и Питером Кибердом . [42] [43] Исследования показывают, что использование МЭА может помочь в восстановлении зрения путем стимуляции зрительного пути . [8]

Встречи пользователей MEA

В Ройтлингене дважды в год проводится научное совещание пользователей , организованное Институтом естественных и медицинских наук (NMI) при Тюбингенском университете . На совещаниях дается всесторонний обзор всех аспектов, связанных с новыми разработками и текущими применениями микроэлектродных матриц в фундаментальной и прикладной нейронауке, а также в промышленном поиске лекарств, фармакологии безопасности и нейротехнологиях. Проводимая дважды в год конференция превратилась в международную площадку для ученых, разрабатывающих и использующих МЭА как из промышленности, так и из академических кругов, и признана информационным научным форумом высокого качества. Материалы совещаний доступны в виде сборников материалов с открытым доступом.

Использование в искусстве

Помимо использования в научных целях, MEA использовались в современном искусстве для исследования философских вопросов о взаимосвязи между технологией и биологией. Традиционно в западной мысли биология и технология были разделены на две отдельные категории: bios и technê. [44] В 2002 году MEART: The Semi-living Artist был создан как совместный проект искусства и науки между SymbioticA в Университете Западной Австралии в Перте и Potter Lab в Технологическом институте Джорджии в Атланте , чтобы подвергнуть сомнению взаимосвязь между биологией и технологией. [45] [46] [47] [48] MEART состоял из крысиных корковых нейронов, выращенных in vitro на MEA в Атланте, пневматической роботизированной руки, способной рисовать ручками на бумаге в Перте, и программного обеспечения для управления коммуникациями между ними. Сигналы от нейронов передавались по замкнутому контуру между Пертом и Атлантой, когда MEA стимулировал пневматическую руку. MEART впервые был представлен публике на выставке Biofeel в Пертском институте современного искусства в 2002 году. [47] [49]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Распространенное неправильное название multielectrode array заменяет префикс micro- на multi-, значение которого избыточно по отношению к array. Micro- важно, так как для разрешения активности отдельных клеток необходим небольшой электрод. Обратите внимание, что microelectrode array используется для многоканальных записей.
  2. ^ abcdefgh Бовен, К.-Х.; Фейтль, М.; Мёллер, А.; Ниш, В.; Стетт, А. (2006). «О возрождении микроэлектродных массивов». В Baudry, М.; Такетани, М. (ред.). Достижения в области сетевой электрофизиологии с использованием многоэлектродных массивов . Нью-Йорк: Springer. стр. 24–37. ISBN 0-387-25857-4.
  3. ^ Буитенвег, Дж. Р.; Раттен, В. Л.; Марани, Э. (2003). «Конечно-элементное моделирование электрического контакта между культивируемым нейроном и микроэлектродом на основе геометрии». IEEE Trans Biomed Eng . 50 (4): 501–509. doi :10.1109/TBME.2003.809486. PMID  12723062. S2CID  15578217.
  4. ^ abc Potter, SM (2001). «Распределенная обработка в культивируемых нейронных сетях». Prog Brain Res . Прогресс в исследовании мозга. Том 130. С. 49–62. doi :10.1016/S0079-6123(01)30005-5. ISBN 978-0-444-50110-3. PMID  11480288.
  5. ^ abcd Pine, J. (2006). "История развития MEA". В Baudry, M.; Taketani, M. (ред.). Достижения в области сетевой электрофизиологии с использованием многоэлектродных решеток . Нью-Йорк: Springer. стр. 3–23. ISBN 0-387-25857-4.
  6. ^ Хойшкел, МО; Вирт, К.; Стейдл, Э.М.; Бюиссон, Б. (2006). «История развития МЭА». В Baudry, М.; Taketani, М. (ред.). Достижения в области сетевой электрофизиологии с использованием многоэлектродных решеток . Нью-Йорк: Springer. С. 69–111. ISBN 0-387-25857-4.
  7. ^ Thiebaud, P.; deRooij, NF; Koudelka-Hep, M.; Stoppini, L. (1997). «Микроэлектродные матрицы для электрофизиологического мониторинга культур органотипических срезов гиппокампа». IEEE Trans Biomed Eng . 44 (11): 1159–63. doi :10.1109/10.641344. PMID  9353996. S2CID  22179940.
  8. ^ abc Cheung, KC (2007). «Имплантируемые микромасштабные нейронные интерфейсы». Biomedical Microdevices . 9 (6): 923–38. doi :10.1007/s10544-006-9045-z. PMID  17252207. S2CID  37347927.
  9. ^ Томас, CA; Спрингер, PA; Лёб, GE; Бервальд-Неттер, Y.; Окун, LM (1972). «Миниатюрная микроэлектродная матрица для мониторинга биоэлектрической активности культивируемых клеток». Exp. Cell Res . 74 (1): 61–66. doi :10.1016/0014-4827(72)90481-8. PMID  4672477.
  10. ^ ab Minerbi, A.; Kahana, R.; Goldfeld, L.; Kaufman, M.; Marom, S.; Ziv, NE (2009). «Долгосрочные связи между синаптической прочностью, синаптическим ремоделированием и сетевой активностью». PLOS Biol . 7 (6): e1000136. doi : 10.1371/journal.pbio.1000136 . PMC 2693930. PMID  19554080 . 
  11. ^ Сегев, Р.; Берри II, М.Дж. (2003). «Запись со всех ганглиозных клеток сетчатки». Soc Neurosci Abstr . 264 : 11.
  12. ^ Hierlemann, A.; Frey, U.; Hafizovic, S.; Heer, F. (2011). «Выращивание клеток поверх микроэлектронных чипов: взаимодействие электрогенных клеток in vitro с микроэлектродными матрицами на основе КМОП». Труды IEEE . 99 (2): 252–284. doi :10.1109/JPROC.2010.2066532. S2CID  2578216.
  13. ^ Баккум, DJ; Фрей, U.; Радивоевич, M.; Рассел, TL; Мюллер, J.; Фисцелла, M.; Такахаши, H.; Хирлеманн, A. (2013). «Отслеживание распространения аксонального потенциала действия на массиве микроэлектродов высокой плотности через сотни участков». Nature Communications . 4 : 2181. Bibcode : 2013NatCo ...4.2181B. doi : 10.1038/ncomms3181 . PMC 5419423. PMID  23867868. 
  14. ^ Ю, З.; и др. (2007). «Вертикально выровненные массивы углеродных нановолокон регистрируют электрофизиологические сигналы срезов гиппокампа». Nano Lett . 7 (8): 2188–95. Bibcode : 2007NanoL...7.2188Y. doi : 10.1021/nl070291a. PMID  17604402.
  15. ^ Gabay, T.; et al. (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. S2CID  44491589.
  16. ^ Брюггеманн, Д.; и др. (2011). «Наноструктурированные золотые микроэлектроды для внеклеточной регистрации электрогенных клеток». Нанотехнологии . 22 (26): 265104. Bibcode : 2011Nanot..22z5104B. doi : 10.1088/0957-4484/22/26/265104. PMID  21586820. S2CID  20738358.
  17. ^ Хофманн, Б.; и др. (2011). «Массив электродов с нанополостями для записи электрогенных клеток». Lab Chip . 11 (6): 1054–8. doi :10.1039/C0LC00582G. PMID  21286648.
  18. ^ Бхандари, Р.; Неги, С.; Солцбахер, Ф. (2010). «Изготовление в масштабе пластин проникающих нейронных электродных массивов». Биомедицинские микроустройства . 12 (5): 797–807. doi :10.1007/s10544-010-9434-1. PMID  20480240. S2CID  25288723.
  19. ^ Angelides, KJ; Elmer, LW; Loftus, D.; Elson, E. (1988). «Распределение и латеральная подвижность потенциал-зависимых натриевых каналов в нейронах». J. Cell Biol . 106 (6): 1911–25. doi : 10.1083/jcb.106.6.1911 . PMC 2115131. PMID  2454930 . 
  20. ^ Dastgheyb, Raha M.; Yoo, Seung-Wan; Haughey, Norman J. (2020). «MEAnalyzer – инструмент анализа последовательности спайков для многоэлектродных решеток». Neuroinformatics . 18 (1): 163–179. doi : 10.1007/s12021-019-09431-0 . PMID  31273627. S2CID  195795810.
  21. ^ Уитсон, Дж.; Кубота, Д.; Шимоно, К.; Цзя, И.; Такетани, М. (2006). «Многоэлектродные решетки: улучшение традиционных методов и обеспечение сетевой физиологии». В Baudry, М.; Такетани, М. (ред.). Достижения в сетевой электрофизиологии с использованием многоэлектродных решеток . Нью-Йорк: Springer. стр. 38–68. ISBN 0-387-25857-4.
  22. ^ Биран, Р.; Мартин, Д.К.; Треско, П.А. (2005). «Потеря нейрональных клеток сопровождает реакцию мозговой ткани на хронически имплантированные кремниевые микроэлектродные массивы». Экспериментальная неврология . 195 (1): 115–26. doi :10.1016/j.expneurol.2005.04.020. PMID  16045910. S2CID  14077903.
  23. ^ Макконнелл GC, Риз HD, Леви AI, Гросс RG, Белламконда RV. 2008. Хронические электроды вызывают локальное нейродегенеративное состояние: последствия для надежности хронической записи. Общество нейронауки , Вашингтон, округ Колумбия [ цитата не найдена ]
  24. ^ He, W.; McConnell, GC; Bellamkonda, RV (2006). «Наноразмерное ламининовое покрытие модулирует реакцию кортикального рубцевания вокруг имплантированных кремниевых микроэлектродных массивов». Journal of Neural Engineering . 3 (4): 316–26. Bibcode : 2006JNEng...3..316H. doi : 10.1088/1741-2560/3/4/009. PMID  17124336. S2CID  22732939.
  25. ^ Гопал, К. В.; Гросс, Г. В. (2006). «Возникающие гистотипические свойства культивируемых нейронных сетей». В Baudry, М.; Taketani, М. (ред.). Достижения в области сетевой электрофизиологии с использованием многоэлектродных решеток . Нью-Йорк: Springer. С. 193–214. ISBN 0-387-25857-4.
  26. ^ Xia, Y. & Gross, GW (2003). "Гистотипические электрофизиологические ответы культивируемых нейронных сетей на этанол". Alcohol . 30 (3): 167–74. doi :10.1016/S0741-8329(03)00135-6. PMID  13679110.
  27. ^ Novellino, A; Scelfo, B; Palosaari, T; Price, A; Sobanski, T; Shafer, T; Johnstone, A; Gross, G; Gramowski, A; Scroeder, O; Jügelt, K; Chiappalone, M; Benfenati, F; Martinoia, S; Tedesco, M; Defranchi, E; D'Angelo, P; Whelan, M (27 апреля 2011 г.). "Разработка тестов на основе микроэлектродных матриц для нейротоксичности: оценка межлабораторной воспроизводимости с нейроактивными химикатами". Front. Neuroeng . 4 (4): 4. doi : 10.3389/fneng.2011.00004 . PMC 3087164. PMID  21562604 . 
  28. ^ ab Shahaf, G.; Eytan, D.; Gal, A.; Kermany, E.; Lyakhov, V.; Zrenner, C.; Marom, S. (2008). "Представление на основе порядка в случайных сетях корковых нейронов". PLOS Comput. Biol . 4 (11): e1000228. Bibcode :2008PLSCB...4E0228S. doi : 10.1371/journal.pcbi.1000228 . PMC 2580731 . PMID  19023409. 
  29. ^ Эйтан, Д.; Бреннер, Н.; 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 . 
  30. ^ Эйтан, Д.; 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 . 
  31. ^ Эйтан, Д.; Минерби, А.; Зив, Н.Е.; Маром, С. (2004). «Вызванная дофамином дисперсия корреляций между потенциалами действия в сетях корковых нейронов». J Neurophysiol . 92 (3): 1817–1824. doi :10.1152/jn.00202.2004. PMID  15084641.
  32. ^ Tateno, T.; Jimbo, Y.; Robinson, HP (2005). «Пространственно-временная холинергическая модуляция в культивируемых сетях корковых нейронов крыс: спонтанная активность». Neuroscience . 134 (2): 425–437. doi :10.1016/j.neuroscience.2005.04.049. PMID  15993003. S2CID  22745827.
  33. ^ Tateno, T.; Jimbo, Y.; Robinson, HP (2005). «Пространственно-временная холинергическая модуляция в культивируемых сетях корковых нейронов крыс: вызванная активность». Neuroscience . 134 (2): 439–448. doi :10.1016/j.neuroscience.2005.04.055. PMID  15979809. S2CID  6922531.
  34. ^ Шахаф, Г.; 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 . 
  35. ^ Стегенга, Дж.; Ле Фебер, Дж.; Марани, Э.; Руттен, В.Л. (2009). «Влияние обучения на разрыв». IEEE Trans Biomed Eng . 56 (4): 1220–1227. дои : 10.1109/TBME.2008.2006856. PMID  19272893. S2CID  12379440.
  36. ^ ДеМарс, ТБ; Вагенар, ДА; Блау, АВ; Поттер, СМ (2001). «Нейроуправляемый анимат: биологический мозг, действующий с помощью смоделированных тел». Автономные роботы . 11 (3): 305–10. doi :10.1023/A:1012407611130. PMC 2440704. PMID  18584059 . 
  37. ^ Поттер, SM; Мадхаван, R.; ДеМарс, TB (2003). «Долгосрочные двунаправленные нейронные интерфейсы для управления роботами и исследования обучения in vitro». Труды 25-й ежегодной международной конференции IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (IEEE Cat. No.03CH37439). стр. 3690–3693. doi :10.1109/IEMBS.2003.1280959. ISBN 0-7803-7789-3. S2CID  12213854. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  38. ^ Маркс, П. (2008). «Восстание роботов с крысиным мозгом». New Scientist . 199 (2669): 22–23. doi :10.1016/S0262-4079(08)62062-X.
  39. ^ Маром, С.; Меир, Р.; Браун, Э.; Гал, А.; Кермани, Э.; Эйтан, Д. (2009). «На опасном пути обратной нейроинженерии». Front Comput Neurosci . 3 : 5. doi : 10.3389/neuro.10.005.2009 . PMC 2691154. PMID  19503751 . 
  40. ^ Колгин, Л. Л.; Крамар, Е. А.; Галл, К. М.; Линч, Г. (2003). «Септальная модуляция возбуждающей передачи в гиппокампе». J Neurophysiol . 90 (4): 2358–2366. doi :10.1152/jn.00262.2003. PMID  12840078.
  41. ^ Breit, S.; Schulz, JB; Benabid, AL (2004). «Глубокая стимуляция мозга». Cell and Tissue Research . 318 (1): 275–288. doi :10.1007/s00441-004-0936-0. PMID  15322914. S2CID  25263765.
  42. ^ Уорик, К.; Гассон, М.; Хатт, Б.; Гудхью, И.; Киберд, П.; Эндрюс, Б.; Тедди, П.; Шад, А. (2003). «Применение технологии имплантации для кибернетических систем». Архивы неврологии . 60 (10): 1369–1373. doi :10.1001/archneur.60.10.1369. PMID  14568806.
  43. ^ Шварц, AB (2004). «Кортикальное нейронное протезирование». Annual Review of Neuroscience . 27 : 487–507. doi :10.1146/annurev.neuro.27.070203.144233. PMID  15217341.
  44. ^ Такер, Юджин (2010) «Что такое биомедиа?» в «Критических терминах для изучения медиа» Издательство Чикагского университета. Чикаго и Лондон, стр. 118-30
  45. ^ Баккум DJ, Гэмблен PM, Бен-Ари G, Чао ZC, Поттер SM (2007). "MEART: полуживой художник". Frontiers in Neurorobotics . 1 : 5. doi : 10.3389/neuro.12.005.2007 . PMC 2533587. PMID  18958276 . 
  46. ^ Баккум, Дуглас Дж.; Школьник, Александр К.; Бен-Ари, Гай; Гэмблен, Фил; ДеМарс, Томас Б.; Поттер, Стив М. (2004). «Удаление части „А“ из ИИ: воплощенные культурные сети». Воплощенный искусственный интеллект . Конспект лекций по информатике. Том 3139. С. 130–45. doi :10.1007/978-3-540-27833-7_10. ISBN 978-3-540-22484-6.
  47. ^ ab SymbioticA research Group (2002) MEART – полуживой художник (AKA Fish & Chips) Stage 2 стр. 60-68. в BEAP, Биеннале электронного искусства, 2002: Выставки. Томас, Пол, ред., изд. Университет Кертина. ISBN 1 74067 157 0 . 
  48. ^ Бен-Ари, Г., Цурр, И., Ричардс, М., Гэмблен, П., Кэттс, О. и Бунт, С. (2001) «Рыба с жареным картофелем. Текущее состояние исследований исследовательской группы SymbioticA» в книге Takeover, wer macht die Kunst von morgen (кто создает искусство завтрашнего дня), стр. 141–147 Springer Vien.
  49. ^ "BioFeel: biology + art". Perth Institute for Contemporary Art. Архивировано из оригинала 2014-08-11.