Descrizione del progetto
Innovativi endoscopi neurali con metasuperfici ibride metallo-dielettriche
Una migliore comprensione dei circuiti neurali e delle funzioni elettrochimiche del cervello potrebbe portare a un miglioramento della diagnosi e delle terapie. Le attuali interfacce neurali, tuttavia, sono limitate nella loro capacità di interpretare la complessa segnalazione elettrica e chimica che avviene nelle diverse parti del tessuto cerebrale. Il progetto MINING, finanziato dal CER, si propone di sviluppare e dimostrare endoscopi neurali multifunzionali avanzati in grado di stimolare e rilevare la segnalazione elettrica e molecolare con risoluzione cellulare negli organismi viventi. A tal fine, sfrutterà le interazioni luce-materia nelle metasuperfici ibride metallo-dielettriche e la loro integrazione sinergica con i transistor elettrochimici organici. In questo modo, gli endoscopi saranno in grado di identificare più tipi di segnali nello stesso volume con una profonda risoluzione spaziale e temporale.
Obiettivo
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.
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsIstituzione ospitante
16163 Genova
Italia