本发明专利技术公开一种三维精准电刺激诱导休眠的神经信息检测双面微电极阵列，包括：双面的电生理检测位点、电屏蔽位点、电刺激位点、电生理导线、电刺激导线、焊盘位点、焊盘导线和基底；电生理检测位点在电刺激位点和电屏蔽位点之间；焊盘导线与电生理导线和电刺激导线相连；电生理检测位点、电屏蔽位点、电刺激位点、电生理导线、电刺激导线、焊盘位点和焊盘导线均在基底上；正反面电极的排布镜像相同；该电极阵列能同步探测电刺激诱导休眠下的神经细胞电生理信号，电屏蔽点使电刺激的范围控制在检测位点附近，电生理检测点阻抗低，电刺激点可承受高电压和高电流，电刺激范围可控且贴合脑区三维形状，适合对动物的神经细胞进行电生理检测和电刺激。理检测和电刺激。理检测和电刺激。
【技术实现步骤摘要】
三维精准电刺激诱导休眠的神经信息检测双面微电极阵列
[0001]本专利技术涉及神经信号探测和神经元电刺激领域，特别是涉及一种三维精准电刺激诱导休眠的神经信息检测双面微电极阵列。
技术介绍
[0002]当受到食物剥夺或恶劣环境条件的挑战时，许多哺乳动物会启动适应性的能量保存生存策略：休眠。在此期间，它们的代谢率和体温大大降低到稳态设定值以下，以此来抑制细胞死亡，缓解代谢过程，以限制组织衰老。为了研究哺乳动物如何从清醒状态过渡到休眠状态，我们需要对休眠脑区进行精准刺激的工具，这种工具首先能检测到与休眠相关的细胞，并能对检测到的细胞进行原位电刺激。脑电刺激是一种电刺激形式，目前存在的脑电刺激主要有：颅电疗法刺激、深部脑刺激、经颅直流电刺激、电休克疗法、低场磁刺激、功能性电刺激、磁发作疗法、迷走神经刺激、深经颅磁刺激、反应性神经刺激。这些刺激方法使用毫米和厘米级别的电极对大脑进行刺激，这种电极尺寸远远大于脑核团本身，无法对专门的靶向脑区进行刺激，对刺激造成的影响也很难评估，无法满足刺激单一功能性核团的精准刺激需求。
[0003]目前常用的探索清醒
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休眠转换的技术是化学遗传学以及光遗传学。化学遗传学利用遗传学原理，以化学小分子为工具调节生理过程，但化学遗传学需要对受体及药物进行设计与改造以此来特异激活受体，操作繁琐。光遗传学是一种用光控制神经元或其他细胞类型活动的技术，该技术通过在靶细胞中特异性表达光敏例子通道、泵或酶。在单个细胞水平上，光激活酶和转录因子可以精确控制生化信号通路。虽然，光遗传学可以提供毫秒级的时间精度，但光遗传学需要结合特定的腺病毒发挥作用，对实验被试造成不可逆的损伤。同时，光遗传学所需要的硬件(集成的光纤和固态光源等)也越来越小，甚至可以做到非侵入式，但是仍然有很多技术问题尚未解决，如：微生物视蛋白基因表达水平不同、和细胞的电活动的相关性不明确、视蛋白激活和基因编码指标结合困难、空间相应的延迟和不可控等现有的神经刺激电极多采用立体结构，其导电丝、绝缘丝体积大，对脑组织损伤很大，无法实现电生理检测和刺激的同步进行，而且无法识别特定空间导航细胞，更无法对特定细胞精准刺激。
[0004]现有的电刺激电极可实现原位检测与刺激，大多采用立体结构，但其导电丝、绝缘丝体积大，对脑组织损伤很大，无法实现电生理检测和刺激的同步进行，识别特定休眠细胞，并且无法对特定核团进行精准靶控。同时，电刺激电极所形成的调控电场一般为由近及远越来越小的形式，无法对特定核团进行有效的电调控。
[0005]所以，目前缺少一种能够对大脑中特定功能核团进行检测，同时进行原位精准、作用明显的电刺激工具。
技术实现思路
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出一种三维精准电刺激诱导休眠的神经信息检测
双面微电极阵列，进行电刺激诱导休眠下的神经细胞电生理信号同步探测，电屏蔽位点使电刺激的范围控制在检测位点附近，电生理检测位点阻抗低，电刺激位点可承受电压和电流高，电刺激范围可控且贴合脑区三维形状，对脑组织损伤小，适合对动物的神经细胞进行电生理检测和电刺激。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种三维精准电刺激诱导休眠的神经信息检测双面微电极阵列，用于三维电刺激精准调控神经核团诱导休眠，并同步检测神经细胞放电活动，所述微电极阵列包括：电生理检测位点、电屏蔽位点、电刺激位点、电生理导线电刺激导线、焊盘位点、焊盘导线和基底、正面电极、反面电极；所述电生理检测位点位于电刺激位点和电屏蔽位点之间；所述电屏蔽位点内部设置有电生理检测位点和电刺激位点；所述焊盘导线分别与电生理导线和电刺激导线相连；所述电生理检测位点、电屏蔽位点、电刺激位点、参比电极、电生理导线、电刺激导线、焊盘位点和焊盘导线均在基底上；正面电极和反面电极镜像对称。
[0009]所述电生理检测位点、电屏蔽位点、电刺激位点位于微电极阵列前部尖端部分，焊盘位点位于微电极阵列后部，电生理检测位点通过电生理导线和电极焊盘位点相连，参比电极通过电生理导线和电极焊盘位点相连；电刺激导线数量为两条，电刺激位点通过一条电刺激导线与焊盘位点相连，电屏蔽位点通过另一条电刺激导线与焊盘位点相连；正面电极和反面电极通过一块PCB板进行对准粘合。
[0010]进一步地，所述电生理检测位点为直径20微米的圆形，正反面的数量分布为8个，全部位于电刺激位点和电屏蔽位点之间。
[0011]进一步地，所述电屏蔽位点宽度为30微米。
[0012]进一步地，所述电刺激位点为直径180微米。
[0013]进一步地，所述电生理检测导线为线宽5微米，数量与电生理检测位点相等。
[0014]进一步地，所述电刺激导线线宽为30微米。
[0015]进一步地，所述焊盘位点为正方形，正面电极和反面电极数量一共为20个，大小为200微米。
[0016]进一步地，所述电生理检测位点，电屏蔽位点，电刺激位点，参比电极，电生理导线，电刺激导线，焊盘位点和焊盘导线均在基底上使用微机电工艺加工制造，其材料为SOI。
[0017]进一步地，所述电生理检测位点电屏蔽位点，电刺激位点，参比电极，电生理导线，电刺激导线，焊盘位点和焊盘导线材料均为铂，其厚度均为0.25微米。
[0018]进一步地，所述电生理导线、电刺激导线和焊盘导线表面均覆盖二氧化硅作为绝缘层，绝缘层厚度为0.8微米；优选的，所述电生理检测位点和参比电极表面电镀铂纳米颗粒进行修饰，修饰后阻抗小于10千欧姆。
[0019]进一步地，所述正面电极和反面电极的间距根据脑区进行设计，其间距为200微米。
[0020]本专利技术的有益效果为：
[0021](1)能够满足检测到休眠细胞，并能对检测的细胞进行原位电刺激的需求；
[0022](2)电生理检测与电刺激集成于一体，减少了对脑组织的伤害，在电生理检测和电刺激休眠细胞时更加便捷；
[0023](3)该电极能够双面电刺激实验，可通过电刺激参数的改变调控三维电场，从而使
刺激核团效果更加显著；
[0024](4)该电极的时空分辨率高，可重复性好；
[0025](5)该电极可通过检测的电信号判断电调控的位置，达到精准调控靶点的目的；
[0026](6)该电极具有良好的稳定性。
附图说明
[0027]为了更完整地理解本专利技术及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，其中：
[0028]图1是本专利技术的三维精准电刺激诱导休眠的神经信息检测双面微电极阵列示意图；
[0029]图2是检测与刺激部分的局部放大图；
[0030]图3是本专利技术的三维精准电刺激诱导休眠的神经信息检测双面微电极阵列的侧面结构图；
[0031]图4是本专利技术的三维精准电刺激诱导休眠的神经信息检测双面微电极阵列的电场仿真图；
[0032]图中，1
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电生理检测位点，2
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三维精准电刺激诱导休眠的神经信息检测双面微电极阵列，其特征在于，用于三维电刺激精准调控神经核团诱导休眠，并同步检测神经细胞放电活动，所述双面微电极阵列包括电生理检测位点(1)、电屏蔽位点(2)、电刺激位点(3)、电生理导线(4)电刺激导线(5)、焊盘位点(6)、焊盘导线(7)、基底(8)、正面电极(9)和反面电极(10)；所述电屏蔽位点(2)内部设置有电生理检测位点(1)和电刺激位点(3)；所述电生理检测位点(1)位于电刺激位点(3)和电屏蔽位点(2)之间；所述焊盘导线(7)分别与电生理导线(4)和电刺激导线(5)相连；所述电生理检测位点(1)、电屏蔽位点(2)、电刺激位点(3)、参比电极(11)、电生理导线(4)、电刺激导线(5)、焊盘位点(6)和焊盘导线(7)均在基底(8)上；正面电极(9)和反面电极(10)镜像对称；所述电生理检测位点(1)、电屏蔽位点(2)、电刺激位点(3)位于双面微电极阵列前部尖端部分，焊盘位点(6)位于微纳电极阵列后部，电生理检测位点(1)通过电生理导线(4)和电极焊盘位点(6)相连，参比电极(11)通过电生理导线(4)和电极焊盘位点(6)相连；电刺激导线(5)数量为两条，电刺激位点(3)通过一条电刺激导线(5)与焊盘位点(6)相连，电屏蔽位点(2)通过另一条电刺激导线(5)与焊盘位点(6)相连；正面电极(9)和反面电极(10)通过一块PCB板进行对准粘合。2.根据权利要求1所述的三维精准电刺激诱导休眠的神经信息检测双面微电极阵列，其特征在于，所述电生理检测位点(1)为直径20微米的圆形，正反面的数量分布为8个，全部位于电刺激位点(3)和电屏蔽位点(2)之间。3.根据权利要求1所述的三维精准电刺激诱导休眠的神经信息检测双面微电极阵列，其特征在于，所述电屏蔽位点(2)宽度为30微米。4.根据权利要求1所述的三维精准电刺激诱导休眠的神经信...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾千里，蔡新霞，王蜜霞，宋轶琳，莫凡，胡瑞琳，景露易，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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