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Toward monolithic CMOS based neural probes for stable chronic recording and brain machine interfaces

Descrizione del progetto

Una nuova generazione di sonde neurali basate su CMOS

L’introduzione di sonde neurali impiantabili ad alta densità basate sulla tecnologia dei semiconduttori complementari a ossido metallico (CMOS, Complementary Metal–Oxide Semiconductor) rappresenta un grande passo avanti nella neuroscienza. Queste nuove sonde forniscono l’accesso simultaneo a migliaia di singoli neuroni in diversi circuiti cerebrali, introducendo centinaia di microelettrodi ravvicinati nel substrato per la registrazione di segnali bioelettrici extracellulari. Le sonde CMOS attuali non sono adatte per impianti cronici stabili e potenziali applicazioni cliniche in interfacce cervello-macchina o neuroprotesi. Per raggiungere questo obiettivo, una soluzione proposta è quella di ridurre al minimo le reazioni tissutali e migliorare la stabilità delle sonde impiantabili in base al ridimensionamento delle dimensioni delle sonde e del sistema complessivo. Il progetto ChroMOS, finanziato dall’UE, lavorerà quindi allo sfruttamento dei vantaggi chiave delle sonde neurali CMOS insieme all’ottimizzazione di circuiti, materiali e processi di microfabbricazione.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: Il Vocabolario Scientifico Europeo.

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Parole chiave

Parole chiave del progetto, indicate dal coordinatore del progetto. Da non confondere con la tassonomia EuroSciVoc (campo scientifico).

Programma(i)

Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.

Argomento(i)

Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.

Meccanismo di finanziamento

Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.

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

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.

(si apre in una nuova finestra) H2020-MSCA-IF-2019

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Coordinatore

FONDAZIONE ISTITUTO ITALIANO DI TECNOLOGIA
Contributo netto dell'UE

Contributo finanziario netto dell’UE. La somma di denaro che il partecipante riceve, decurtata dal contributo dell’UE alla terza parte collegata. Tiene conto della distribuzione del contributo finanziario dell’UE tra i beneficiari diretti del progetto e altri tipi di partecipanti, come i partecipanti terzi.

€ 183 473,28
Costo totale

I costi totali sostenuti dall’organizzazione per partecipare al progetto, compresi i costi diretti e indiretti. Questo importo è un sottoinsieme del bilancio complessivo del progetto.

€ 183 473,28
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