基于电容信号增强光学反射测量的单根光纤复用神经记录
神经元与认知
2020-02-04 v1 光学
摘要
我们提出了一种无需造影剂的神经记录光纤架构，并从理论上研究了其特性。我们的传感器设计灵感来自电光调制器，其通过跨电光核心材料施加电场来调制波导的折射率，并利用商用光学反射计作为读出设备，能够以20 um轴向分辨率、低至100 uV的灵敏度和高达1V的动态范围，记录沿10 cm长光纤上各点处单个神经元的活动。该设计的一个关键概念是能够通过将神经尖峰的胞外电压施加在纳米尺度距离上，在光波导内部产生“增强”电场。实现这一概念需要使用超薄高介电常数电容层。如果能找到具有良好毒性、欧姆结和表面电容特性的合适材料，那么这种传感光纤原则上可缩小到几微米的横截面，用于微创神经接口。因此，采用反射读出探测的定制多材料光纤可提供一个强大的神经传感平台。
引用
@article{arxiv.1506.01033,
title = {Multiplexed Neural Recording Down a Single Optical Fiber via Optical Reflectometry with Capacitive Signal Enhancement},
author = {Samuel G Rodriques and Adam H Marblestone and Max Mankin and Lowell Wood and Edward S Boyden},
journal= {arXiv preprint arXiv:1506.01033},
year = {2020}
}