I ricercatori del KNTU introducono un nuovo metodo di registrazione neurale con dispositivo μECoG stampato in 3D
Un team della Khajeh Nasir Toosi, Università di Tecnologia (KNTU) di Teheran, in Iran, ha sviluppato un nuovo e minimamente invasivo dispositivo di registrazione neurale con l’aiuto della stampa 3D. Il dispositivo consente un nuovo metodo per la microelettrocorticografia (μECoG), capace di registrare elettricamente l’attività neuronale extracellulare dalla superficie del cervello.
L’elettrocorticografia (ECoG) è un processo in cui gli scienziati monitorano l’attività elettrica nella corteccia cerebrale posizionando gli elettrodi direttamente sulla superficie del cervello. Il processo, introdotto negli anni ’50, è stato utilizzato per diverse applicazioni, tra cui identificare zone epilettogeniche nella pianificazione presurgica, mappando funzioni corticali e altro ancora.
I ricercatori della KNTU, che hanno recentemente intrapreso lo sviluppo della terza generazione del sistema μECoG, affermano che il nuovo approccio offre una “risoluzione temporale e spaziale più elevata” rispetto alla elettroencefalogra (nota anche come EEG) e meno invasiva di altri processi di Registrazione neurale intra-corticale.
La terza generazione del sistema μECoG è costituita da due moduli separati: un host esterno e un meccanismo di registrazione semimplantabile. Quest’ultimo è costituito da un array di microelettrodi (MEA), da circuiti elettronici, da un trasmettitore radiofrequenza (RF) e da batterie ricaricabili.
Il sistema host esterno, da parte sua, include un ricevitore RF, un convertitore di protocollo e un blocco di interfacciamento computer e un programma software di interfacciamento grafico e post-elaborazione. I componenti RF di entrambi i moduli consentono di trasmettere le informazioni sull’attività del cervello utilizzando la telemetria dei dati.
In particolare, la componente di registrazione del sistema μECoG è alloggiata all’interno di un involucro stampato in 3D. Il team di ricerca ha elaborato un substrato biocompatibile utilizzando la stampa in 3D e la micro-foratura, in grado di ospitare il MEA, le batterie e un numero di circuiti stampati (PCB) che contengono il circuito elettronico.
All’interno della piccola struttura 3D e bi-cubica (che misura 2,5 x 2,5 x 2,2 cm), tutti i componenti di registrazione sono impilati uno sopra l’altro. Durante l’uso, il dispositivo è in grado di “registrare in parallelo attività neuronale dalla superficie del cervello su otto canali individuali”.
La registrazione da tutti e otto i canali viene quindi inviata all’host esterno tramite una connessione wireless, dove vengono poi elaborati e analizzati. Il nuovo metodo per la registrazione neurale può avere applicazioni nei settori dell’interfaccia cerebrale-macchina (BMI) e del mapping del cervello.
Finora il nuovo sistema μECoG ha subito e superato numerosi test funzionali con i dati neuronali pre-registrati, nonché un certo numero di esperimenti elettrofisiologici dal vivo. Questi esperimenti comprendevano la sperimentazione del MEA e dei circuiti elettronici nel contesto del Laboratorio di Seizure presso la Tarbiat Modares University di Teheran.
Il progetto innovativo è finanziato in parte attraverso una sovvenzione della KNTU, e in parte attraverso il Consiglio delle scienze e delle tecnologie cognitive iraniane (CSTC).
