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.
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Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinatore
16163 Genova
Italia