Registrazione e analisi della dinamica di ensemble neuronali multimodali su larga scala su array di microelettrodi ad alta densità integrati in CMOS

La nostra ricerca esplora le frontiere della tecnologia neurale integrando array di microelettrodi basati su CMOS ad alta densità per la decodifica della comunicazione neurale e delle reti di grandi dimensioni. Miriamo a rispondere a come le informazioni neurali su scale sono codificate in modo dettagliato, migliorando la nostra comprensione della funzione e della disfunzione cerebrale in salute e malattia. Navigando nella complessa area della ricerca sugli insiemi neuronali, affrontiamo sfide come il raggiungimento di una risoluzione precisa del segnale durante l'attività cerebrale e la garanzia della biocompatibilità dei nostri array di microelettrodi basati su CMOS.

Questi ostacoli sono fondamentali per catturare e interpretare con precisione il ricco arazzo dell'interazione neurale utilizzando registrazioni multimodali. La nostra ricerca affronta una lacuna critica nelle neuroscienze, la mancanza di un metodo completo per ricodificare e analizzare le dinamiche di un insieme neuronale su larga scala con un'elevata risoluzione spaziale e temporale. Questa lacuna ostacola la nostra comprensione delle complesse reti cerebrali e delle funzioni in salute e malattia.

Il nostro protocollo consente registrazioni multimodali, prive di etichette e ad alta risoluzione attraverso l'ippocampo, il bulbo olfattivo e i neuroni umani derivati da IPSC, fornendo uno strumento versatile per diversi esperimenti. Questo approccio unico facilita una comprensione senza precedenti delle dinamiche neuronali, colmando il divario di ricerca tra varie regioni cerebrali e sistemi modello, facendo progredire in modo significativo la nostra comprensione della funzione neurale e del disturbo. Gli sforzi futuri nel nostro laboratorio indagheranno in profondità i calcoli e le dinamiche neurali dai geni alle reti, con l'obiettivo di collegare le firme molecolari e funzionali nella salute e nella malattia.

Attraverso la bioelettronica avanzata e la tecnologia neurale, ci concentreremo sulla neuroplasticità, sulla codifica olfattiva, sullo sviluppo di strategie di intelligenza artificiale e di miglioramento della memoria per nuove terapie e interfacce cervello-macchina.