تکنولوژی آرایه‌های چندالکترودی جهت ثبت‌های غیرتهاجمی سیگنال‌های عصبی: یک مقاله مروری

Abstract

ثبت فعالیت‌های الکتروفیزیولوژیکی نورون‌های مغزی در نیم قرن اخیر به‌عنوان یکی از ابزارهای کارآمد توسعه علوم اعصاب مطرح بوده است. از جمله تکنیک‌هایی که برای ثبت فعالیت سلول‌های عصبی به‌کار می‌رود، استفاده از آرایه‌های چند الکترودی است. آرایه‌های چند الکترودی یک پلت فرم بالقوه برای مطالعه الکتروفیزیولوژی سلولی است و برای ثبت عملکرد در بلندمدت و غیرتهاجمی بودن مشهور هستند. این آرایه‌ها شامل آرایه‌ای از الکترودها با ابعاد میکرومتری و نانومتری هستند و برای تحریک و ثبت پتانسیل عمل سلولی طراحی شده‌اند که به کمک فناوری‌های ریزماشین‌کاری ساخته می‌شوند. فلزاتی مانند طلا و پلاتین به‌دلیل هدایت الکتریکی زیاد و زیست‌سازگاری برای ساخت آرایه‌های چند الکترودی استفاده می‌شوند. با وجود رشد سریع، آرایه‌های چند الکترودی کنونی برای کاربردهای عصبی، هنوز با محدودیت‌هایی مانند نسبت سیگنال به نویز پایین و قدرت تفکیک فضایی کم روبرو هستند. برای دستیابی به‌وضوح مکانی بهتر و سطح نویز کمتر و در نتیجه سیگنال دقیق‌تر، نیاز به توسعه آرایه‌هایی با اندازه کوچکتر و امپدانس کمتر وجود دارد. در این میان، نانوساختارهای گوناگون مانند گرافن، نانولوله‌های کربنی و نانوذرات طلا با توجه به خواص جالب توجهی که دارند، تبدیل به کاندیدهای جذابی برای این کاربرد شده‌اند. در این مقاله، تکنولوژی آرایه‌های چند الکترودی، نحوه عملکرد و قسمت‌های مختلف آن معرفی شده و در نهایت چالش‌ها و پیشرفت‌های پیش‌‌ روی این حوزه مورد بررسی قرار گرفته‌اند. فناوری آرایه‌های چند الکترودی برای تحقیقات علوم اعصاب، تجزیه و تحلیل شبکه‌های عصبی، مطالعه اثرات دارو و مطالعات پروتزهای عصبی استفاده می‌شود.