Эндоваскулярная нейронная стимуляция с использованием электродов, модифицированных платиной и платиновой чернью

Введение

Современные исследования демонстрируют возможность длительной регистрации нейронной активности в доклинических исследованиях с использованием эндоваскулярного доступа. Предыдущие работы также показали возможность вызова моторных ответов у овец при стимуляции нервной ткани через эндоваскулярный доступ. Однако такой метод требует высоких токов и может приводить к деградации электродов.

Цель исследования

Целью данного исследования была модификация эндоваскулярного электрода для увеличения его способности к инжекции заряда, что необходимо для эффективной нейронной стимуляции.

Методы

Платиновый эндоваскулярный электрод был модифицирован с использованием платиновой черни (platinum black) и охарактеризован с помощью электрохимических и микроскопических методов. Стабильность покрытия оценивалась после 7-дневной непрерывной стимуляции. Также проводилось моделирование функции активации нейронов для центральной и периферической нервной системы с использованием обоих типов электродов.

Результаты

Покрытие platinum black значительно увеличило электроактивную площадь по сравнению с немодифицированной платиной. Это привело к:

• Увеличению адмиттанса электрода
• Повышению емкости заряда и способности к инжекции заряда
• Снижению общего импеданса на частоте 10 Гц
• Уменьшению напряжения поляризации

Электроды с покрытием показали лучшую электрохимическую стабильность после 7-дневной стимуляции. Моделирование продемонстрировало значительное увеличение безопасного расстояния между электродом и нейроном при использовании platinum black.

Выводы

Сравнение электрохимических характеристик с нейронным моделированием подтвердило возможность безопасной стимуляции нервной ткани с использованием эндоваскулярного нейроинтерфейса. Это открывает перспективы для создания новой минимально инвазивной парадигмы нейронной стимуляции.

Термины и сокращения

• Platinum black (Pt-black) - пористое покрытие из платины с высокой удельной поверхностью
• Charge injection capacity (CIC) - способность электрода инжектировать заряд
• Admittance - адмиттанс, мера проводимости переменного тока
• Impedance - импеданс, полное сопротивление переменному току