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CORDIS - Résultats de la recherche de l’UE
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Toward monolithic CMOS based neural probes for stable chronic recording and brain machine interfaces

Description du projet

Nouvelle génération de sondes neurales basées sur les CMOS

L’introduction de sondes neurales implantables à haute densité basées sur la technologie des semi-conducteurs à oxyde de métal complémentaire (CMOS) représente un grand pas en avant dans le domaine des neurosciences. Ces nouvelles sondes permettent d’accéder simultanément à des milliers de neurones individuels dans différents circuits cérébraux, en introduisant des centaines de microélectrodes très rapprochées dans le substrat afin d’enregistrer des signaux bioélectriques extracellulaires. Les sondes CMOS actuelles ne sont pas adaptées aux implants chroniques stables et aux applications cliniques potentielles dans les interfaces cerveau-machine ou les neuroprothèses. Pour y remédier, une des solutions proposées consiste à minimiser les réactions des tissus et à améliorer la stabilité des sondes implantables en réduisant la taille des sondes et du système dans son ensemble. Le projet ChroMOS, financé par l’UE, s’efforcera donc d’exploiter les principaux avantages des sondes neurales CMOS, tout en optimisant les circuits, les matériaux et les processus de microfabrication.

Objectif

The recent advent of active high-density implantable neural probes based on CMOS technology is a big leap forward in neuroscience. Unprecedentedly, these new probes provide simultaneous access to several thousands of single-neurons in different brain circuits. Although realized with different circuit’s architectures, such devices combine the use of standard CMOS and MEMS technologies to realize monolithic active dense probes that integrate into the same substrate hundreds of closely spaced microelectrodes together with electronic circuits for recording extracellular bioelectrical signals. However, despite their unique value, current CMOS-probes are not yet adapted for chronically stable implants and this is a major drawback both for neuroscience research as well as for growing potential clinical applications in fields such as brain-machine-interfaces or neuroprosthetics.
An emerging hypothesis to minimize tissue-reactions and improve chronic stability of implantable probes consists in downscaling the cross-sectional sizes of their shafts as well as the overall system size. This fellowship proposes a deep study of this hypothesis by exploiting key advantages of monolithic CMOS based neural probes together with the optimization of circuits, materials and microfabrication processes. I will exploit my background in MEMs technologies and acquire new expertise in neuroscience to evaluate solutions for reducing CMOS shanks dimensions (20-80 µm width, 15-30 µm thick), strategies to improve tissue-materials interfaces, and to assess the effects of these features on brain tissue responses and recording performances. This will lead to ChroMOS probes with a very thin and uniform width (tens of microns) through all the shaft, and with electrode densities up to 1000 sites/mm2. This can lead to remarkably stable probe’s implants with large-scale single-neuron recording capabilities, far behind current technologies.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) H2020-MSCA-IF-2019

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Coordinateur

FONDAZIONE ISTITUTO ITALIANO DI TECNOLOGIA
Contribution nette de l'UE
€ 183 473,28
Coût total
€ 183 473,28