Description du projet
Endoscopes neuronaux innovants à métasurface hybride métal-diélectrique
Une meilleure connaissance des circuits neuronaux et des fonctions électrochimiques du cerveau pourrait permettre d’améliorer les diagnostics et les thérapies. Cependant, les interfaces neuronales actuelles sont limitées dans leur capacité à interpréter les signaux électriques et chimiques complexes qui se produisent dans les différentes parties du tissu cérébral. Le projet MINING, financé par le CER, vise à développer et à démontrer des endoscopes neuronaux multifonctionnels avancés capables de stimuler et de détecter la signalisation électrique et moléculaire dans les organismes vivants avec une résolution cellulaire. Pour ce faire, il exploitera les interactions lumière-matière dans les métasurfaces hybrides métal-diélectriques et leur intégration synergique avec les transistors électrochimiques organiques. Les endoscopes seront en conséquence capables d’identifier plusieurs types de signaux dans le même volume avec une résolution spatiale et temporelle approfondie.
Objectif
Capturing the dynamics of brain activity in its multifaceted components is a key challenge for neural interfaces. Deciphering the complex electrical and chemical signaling exchanged by the different constituents of the brain tissue will result in a better understanding of neural circuits and functions, informing and enabling novel diagnostic and therapeutic approaches. Next generation of research tools should therefore aim at a multifunctional and fully integrated approach, probing and triggering multiple signals simultaneously with high spatio-temporal resolution and low invasiveness. MINING aspires at generating a novel class of multifunctional neural endoscopes, able to trigger and detect electrical and molecular signaling with cellular resolution in vivo. The result will be the unprecedented ability to correlate multiple types of signals in the same volume, with spatial and temporal resolution at depth. The limitation of current state of the art will be surmounted by exploiting light-matter interactions in hybrid metal-dielectric metasurfaces and their synergistic integration with organic electrochemical transistors. The main objectives of MINING are: 1) Devise hybrid metal-dielectric metasurface (HMS) neural endoscopes, enabling simultaneous (i) high-resolution functional imaging of neural signals, (ii) label-free optical monitoring of chemical compounds from both wide and localized brain volumes and (iii) optogenetic and thermoplasmonic modulation of neural functions with cellular resolution, 2) Integration of organic electrochemical transistors on HMSs endoscopes, generating a novel optoelectrical neural interface with cellular resolution based on active electronics, 3) Development of methods for spatial-resolved multifunctional studies, to demonstrate the power of MINING endoscopes to reveal so far hidden patterns of electrochemical functional dynamics in the living mouse brain.
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régime de financement
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitution d’accueil
16163 Genova
Italie