微丝电极

HONG KONG PLEXON LIMITED不仅为用户提供了专业的多通道神经集群记录系统、电刺激系统、光遗传刺激系统、动物行为研究系统、离/在线数据分析软件等先进、成熟的研究设备和技术,更在各个环节都精心从用户角度考虑,为用户设计了专业的配件和耗材,包括多规格制作精良的电极产品,其中微丝电极阵列(MWAs)*的推广,受到广大用户的一致好评,MWAs可用于急性或者自由移动的慢性动物研究。具有记录稳定性强,经济实惠,容易定制,结构良好等特点,适用于各种实验动物。与此同时,MWAs能与多种品牌记录系统的headstage兼容。

 

描述

MWAs可根据电极数目,间距,配置,材料,绝缘性,长度,直径和接口而定制。主要有不锈钢、镍铬合金、铂铱合金、纯铱、钨等原材料。与此同时,HONG KONG PLEXON LIMITED拥有独特的Carbon Nanotube(CNT)电极包裹技术,它大大提高了MWAs的电化学性能,稳定性和灵敏度。

功能

MWAs是指能够记录神经元细胞的生物电势并能从外部对神经元细胞进行电刺激的微探针或微探针阵列。作为神经元—外部设备接口,MWAs是神经研究系统中最关键的部件。它的功能主要表现为两种形式:一种是将神经元活动转换为电信号记录下来进行研究分析,一种是利用电信号激励或抑制神经活动以实现功能性电刺激。在神经组织和探测仪器之间建立有效和谐接口是一项极具挑战性的任务。

理想金属微丝电极应该具有如下的特征:
1  电极材料与组织不仅要有高度的机械生物相容性,还要有生物相似性;
2  高度的柔韧性,以免随着集体软组织的活动而发生断裂;
3  能够受组织液的长期腐蚀,而不引发组织的不良反应或机械损伤;
4  能通过简单易行的手术植入动物大脑内,因此体积要小,而且容易定位;
5  刺激和记录电路必须有良好的特性;
6  电极的物理和电学特性有高度的可重复性;
7  记录位点的位置,形状和间距精密地受到控制;

参数
特点 详细描述及可选项 备注
电极型号 ○ 单-电极 ○ 双-电极 ○ 四-电极 单-电极最典型
数量  
电极丝材料 ○ 铂/铱合金90/10%HFV-Natural 绝缘层
○ 不锈钢(#304)HFV-Natural绝缘层
○ 镍铬合金HFV-Natural绝缘层
铂/铱合金
90/10%最典型
电极通道 ○ 4通道 ○ 8通道 ○1 6通道 ○ 32通道  
电极排列 单电极
○ 2×2 ○ 2×4 ○ 2×4+1 ○ 2×8
○ 4×4 ○ 4×4 +1 ○ 4×8 ○ 3+3+2
四电极
○ 2×2 ○ 2×4
 
参考 ○ 是 ○ 不是 是—加一根参考电极
不是—加一根电极丝
电极距离 ○ 300μm ○ 150μm ○ 其它 300μm是最典型
电极直径 单电极
○ 0.0014” (35μm)
四电极
○ 0.0005” (12.5μm) ○ 0.001” (25μm)
 
地线 ○ 不锈钢 ○ 银丝 不锈钢:直径 100µm
银丝:直径 125µm
电极长度 ○ 10㎜ ○ 15㎜ ○ 18㎜ 10㎜最典型
电机接口类型

○ Omnetics接口
   ○ 8通道
      10-针(针与针之间距离0.050”)Male Omnetics接口
      记录通道的管脚说明如下(除非有特殊要求)
      ○ 针对TR型号的heastage2×4+1

       

     ○ 针对 GR型号的 heastage 2×4

       

   ○ 16通道
      ○ 18针+2导向针(0.025”) Male Omnetics接口。
          (1倍的 headstage)
      ○ 18针+6导向针(0.025”) Male Omnetics接口。
          (20倍的 headstage)
      ○ 24针(0.025”):18针+6导向针 Male Omnetics接口
         ○ 4×4+1
      
         ○ 4×4 

      

   ○ 32通道
       38针+2导向针(0.025”) Male Omnetics接口。

   ○ 标准接口
      ○ 16通道:20针(1.27x1.27mm Female接头)双排DIP型号
      ○ 8通道:12针(1.27x1.27mm Female接头)双排DIP型号

 

 

神经元的活动可以通过下面几种方式记录到;脑电图(EEG),脑皮层电图(ECoG)和植入式微电极阵列。

 

不同的测量方式用于不同区域的神经电信号测量。EEG电极位于头皮上,记录点与神经元距离3cm,只能测量70Hz以下的信号;ECoG电极位于大脑表面,距离神经元的距离为0.5cm,可以记录的信号频率范围更大,从10Hz到200Hz;植入式记录电极深入大脑皮层,记录点距离神经元非常近(50-200μm),该种电极解决了空间的限制,可以准确地记录单个神经元的动作电位,一般可以记录到频率为6000Hz的信号。

 

 

当神经元发放时,动作电位沿着轴突进行传输,细胞膜上Na+和K+通道不断地打开和关闭时的Na+和K+在胞内和胞外不断地流动,这就瞬间改变着记录电极附近的胞外介质的离子浓度,由于电解质中带电离子的运动即是电流,记录电极和远端参比电极之间的变化的离子浓度差将导致瞬变的电位差。

 

 

金属微丝电极用于脑机接口: 

1999年,美国Duke大学医学中心的Nicolelis研究小组通过在大白鼠脑内植入微丝电极阵列,使其能控制简单的机械臂。首次报道的这种方法证明了同时记录神经元群信号实现脑机接口的可行性。此后,人们将实验转向了大脑和四肢与人类结构相似的灵长类动物。2000年Duke大学Wessberg等通过夜猴的运动皮层区植入微丝电极阵列来记录神经元群的信号,并利用此信号成功地实现了对远程机械臂的同步实时控制。该研究小组还证明了电极植入达两年之久,仍可保持有效的记录。

 

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