Multilayer Arrays for Neurotechnology Applications (MANTA): Chronically Stable Thin-Film Intracortical Implants

Flexible implantable neurointerfaces show great promise in addressing one of the major challenges of implantable neurotechnology, namely the loss of signal connected to unfavorable probe tissue interaction. The authors here show how multilayer polyimide probes allow high-density intracortical recordings to be combined with a reliable long-term stable tissue interface, thereby progressing toward chronic stability of implantable neurotechnology. The probes could record 10–60 single units over 5 months with a consistent peak-to-peak voltage at dimensions that ensure robust handling and insulation longevity. Probes that remain in intimate contact with the signaling tissue over months to years are a game changer for neuroscience and, importantly, open up for broader clinical translation of systems relying on neurotechnology to interface the human brain.Funder: German Research Foundation (DFG, EXC 1086); Freiburg Institute for Advanced Studies (FRIAS)</p

A 3.1-5.2GHz, Energy-Efficient Single Antenna, Cancellation-Free, Bitwise Time-Division Duplex Transceiver for High Channel Count Optogenetic Neural Interface

We report an energy-efficient, cancellation-free, bit-wise time-division duplex (B-TDD) transceiver (TRX) for real-time closed-loop control of high channel count neural interfaces. The proposed B-TDD architecture consists of a duty-cycled ultra-wide band (UWB) transmitter (3.1−5 GHz) and a switching U-NII band (5.2 GHz) receiver. An energy-efficient duplex is realized in a single antenna without power-hungry self-interference cancellation circuits which are prevalently used in the conventional full-duplex, single antenna transceivers. To suppress the interference between up- and down-links and enhance the isolation between the two, we devised a fast-switching scheme in a low noise amplifier and used 5× oversampling with a built-in winner-take-all voting in the receiver. The B-TDD transceiver was fabricated in 65 nm CMOS RF process, achieving low energy consumption of 0.32 nJ/b at 10 Mbps in the receiver and 9.7 pJ/b at 200 Mbps in the transmitter, respectively. For validation, the B-TDD TRX has been integrated with a μLED optoelectrode and a custom analog frontend integrated circuit in a prototype wireless bidirectional neural interface system. Successful in-vivo operation for simultaneously recording broadband neural signals and optical stimulation was demonstrated in a transgenic rodent.11Nsciescopu

Simultaneous electrophysiology and optogenetic perturbation of the same neurons in chronically implanted animals using μLED silicon probes

Summary: Micro-light-emitting-diode (μLED) silicon probes feature independently controllable miniature light-emitting-diodes (LEDs) embedded at several positions in each shank of a multi-shank probe, enabling temporally and spatially precise optogenetic neural circuit interrogation. Here, we present a protocol for performing causal and reproducible neural circuit manipulations in chronically implanted, freely moving animals. We describe steps for introducing optogenetic constructs, preparing and implanting a μLED probe, performing simultaneous in vivo electrophysiology with focal optogenetic perturbation, and recovering a probe following termination of an experiment.For complete details on the use and execution of this protocol, please refer to Watkins de Jong et al. (2023).1 : Publisher’s note: Undertaking any experimental protocol requires adherence to local institutional guidelines for laboratory safety and ethics

Direct effects of transcranial electric stimulation on brain circuits in rats and humans

Though transcranial electric stimulation has been used to influence brain activity, it is debated whether neuronal spiking activity is directly affected by commonly-used protocols. Here, the authors quantify the voltage gradients necessary to instantaneously affect neuronal spiking and show that they are higher than commonly-used protocols

HectoSTAR μLED Optoelectrodes for Large-Scale, High-Precision In Vivo Opto-Electrophysiology

© 2022 The Authors. Advanced Science published by Wiley-VCH GmbH.Dynamic interactions within and across brain areas underlie behavioral and cognitive functions. To understand the basis of these processes, the activities of distributed local circuits inside the brain of a behaving animal must be synchronously recorded while the inputs to these circuits are precisely manipulated. Even though recent technological advances have enabled such large-scale recording capabilities, the development of the high-spatiotemporal-resolution and large-scale modulation techniques to accompany those recordings has lagged. A novel neural probe is presented in this work that enables simultaneous electrical monitoring and optogenetic manipulation of deep neuronal circuits at large scales with a high spatiotemporal resolution. The “hectoSTAR” micro-light-emitting-diode (μLED) optoelectrode features 256 recording electrodes and 128 stimulation μLEDs monolithically integrated on the surface of its four 30-µm thick silicon micro-needle shanks, covering a large volume with 1.3-mm × 0.9-mm cross-sectional area located as deep as 6 mm inside the brain. The use of this device in behaving mice for dissecting long-distance network interactions across cortical layers and hippocampal regions is demonstrated. The recording-and-stimulation capabilities hectoSTAR μLED optoelectrodes enables will open up new possibilities for the cellular and circuit-based investigation of brain functions in behaving animals.11Nsciescopu

A Magyar Belgyógyász Társaság Dél-magyarországi Decentrum 43. Továbbképző Tudományos Ülésén elhangzó előadások rövid összefoglalói

1. Előszó 2. Alsó végtagi oedema ritka oka 3. Diabeteses ketoacidosis változások az utolsó öt évben 4. IGF-2-termelő prostatatumor okozta súlyos hypoglykaemia. Esetismertetés 5. Diabeteses beteg tünetmentes sokér-betegsége. Esetismertetés 6. Egy motorbaleset szövődményei – kardiológiai vonatkozások. Esetismertetés 7. Erectilis diszfunkció és alacsony tesztoszteronszint metabolikus szindróma tüneteit mutató 1-es típusú diabetesben 8. „Egyelőre idiopathiás” AA-amyloidosis. Esetismertetés 9. Anti-TNF-α-terápia mellett kialakuló lupus erythematosus 10. Pancreastumor vagy pancreatitis? 11. Videodenzitometria segítségével vizsgált myocardialis perfúzió eltérései diabetes mellitusban 12. A Clostridium difficile-fertőzések alakulása intézményünk fertőzőosztályán 2011-ig 13. A vesebetegségek felismerhetőségének aránya az eGFR tükrében vizsgálva 14. A gestatiós diabetes mellitus miatt gondozott asszonyok utánvizsgálataival szerzett tapasztalataink 15. Az aortamerevségi (stiffness) index prognosztikus jelentősége acromegaliában 16. Akut máj- és veseelégtelenség ritka oka. Esetismertetés 17. Diabeteses enteropathia, gastroparesis és neuropathia, vagy valami más? Esetismertetés 18. QT-variabilitás és vércukorszint: kimutatható-e összefüggés egészséges szénhidrát-anyagcseréjű egyénekben? 19. Renalis szimpatikus rádiófrekvenciás katéteres ablatio terápiarezisztens hypertoniában 20. A kalcium-anyagcsere útvesztői 21. Humán helminthiasisok: Az ember féregélősködők okozta bántalmainak klinikuma a gyakorlatban 22. Terápiás hatékonyság vizsgálata fokális szegmentális glomerulosclerosisos esetekben 23. Vércukormérés és csúcstechnológia 24. Metformin a terhességben. Áldás vagy átok? 25. Thrombocytopenia és immunhiány 26. Az inzulinkezeléssel járó testsúlynövekedés elkerülése intenzív inzulinanalóg-kezelési rendszerrel. Esetismertetés 27. Arteria renalis kardiogén eredetű akut thromboemboliás occlusiójának sikeres thrombolyticus kezelése. Esetismertetés 28. Microvascularis vasomotio és vércukorszint: kimutatható-e összefüggés egészséges szénhidrát-anyagcseréjű egyénekben? 29. Fődiagnózis: cardialis decompensatio. Cardialis decompensatio? Esetbemutatás 30. Tíz év tapasztalatai a gestatiós diabetes szűrésében és gondozásában 31. Az autonóm neuropathia prospektív vizsgálata inzulinpumpával kezelt 1-es típusú diabeteses betegekben 32. Vékonybél-kapszulaendoszkópiával szerzett kezdeti tapasztalataink 33. Transrectalis ultrahang (RUH) szerepe a rectum és perirectalis tér kórképeinek diagnosztikájában. Tapasztalatok saját eseteink kapcsán 34. Korszerű inzulinkezelés detemir bázisanalóggal: saját tapasztalataim és a nemzetközi obszervációs vizsgálat (A1chieve®) tükrében 35. Proteinuria mint cardiovascularis rizik