利用超材料纳米传感器对神经元电活动成像

以低于细胞的空间分辨率和毫秒级的时间分辨率，记录脑组织任意深度处大量神经元群体的电活动，一直是神经科学家最渴望的梦想，也是工程师数十年来长期追求的目标。尽管迄今为止已设计出多种成像技术，但没有一种能够提供定量有效的数据，也无法满足对传感器提出的相互矛盾的要求：既要安全、非侵入性，又要能在培养的细胞群体中或体内慢性植入期间可靠工作。在我的研究项目中，我设计并论证了一种新型纳米生物传感器，它能够检测并以光学方式报告跨细胞膜的电场，并研究了这种特制等离子体纳米天线的特性。在随后的文献综述中，我观察了电生理学方法的现状，回顾了荧光的基本原理，并讨论了当今电压敏感标记和电场成像方法的优缺点。本综述最后简要展望了该技术的潜在应用。