试图倾听神经元发出的信号
丰田工业大学(TUT)电气与电子信息工程系副教授Takeshi Kawano和电子启发跨学科研究所(EIIRIS)的研究团队利用硅半导体材料的晶体生长，开发了直径小于10 μm的同轴电缆启发针电极。微型同轴针电极在针中有两个电极，能够在非常近的距离进行差分记录，这是以前传统电极设备难以完成的任务。此外，与传统电极相比，微尺度电极减少了组织损伤。同轴电极的这些优点可以实现传统技术无法实现的神经元信号的高质量记录，有望在神经科学领域作为电生理学的一种新方法。
神经元信号可以通过穿透细孔检测到电极进入大脑组织．它们是大脑组织电生理记录的一项非常重要的技术，利用高空间分辨率的优势，有可能获得神经元活动的详细信息。例如，在脑机接口(BMI)技术中——一种允许患者使用来自大脑的信号来移动他们的假肢或假肢的技术——用于在患者大脑中植入电极并以高空间分辨率记录神经元信号的技术非常重要。在记录信号时，保持较高的信噪比也很重要。神经元发出的电信号非常小，只有几十μV (1v的10万分之一)量级，由于噪声在组织空间中传播，信号的质量会下降。这就意味着电极器件必须有高空间分辨率并且对噪音有很强的抵抗力。此外，电极的几何形状要求为10 μm或更小，以避免损伤大脑组织．
为了解决这些与电极有关的挑战，研究小组使用了硅生长技术——蒸汽-液体-固体(VLS)生长方法，开发了一种针状电极装置，将两个电极紧密地放置在直径小于10 μm的针中，这是以前从未实现过的。研究小组使用这种方法制作的电极装置，在两个电极之间间隔6 μm的情况下进行神经元活动的局部差分记录。结果，该团队在世界上首次实现了高信噪比的高质量神经元信号采集。
该研究的第一作者、图瓦大的博士生Shinnosuke Idogawa评论道:“为了实现所提出的局部差分记录，我们提出了一个同轴电缆为microneedle-electrode。这种同轴电极使电极间距显著减少到6 μm，而传统的针电极并排排列的电极间距约为200 μm。此外，通过使用这两个电极进行局部差分记录，我们能够降低记录过程中的噪声。此外，由于针电极的直径小于10 μm，我们可以减少组织损伤与直径50 μm以上的传统电极相比。因此，我们研制了一种记录神经元信号的高质量、低侵入性的电极装置。
研究小组认为，有必要验证所提出的同轴电极是否能在很长一段时间内提供稳定的记录，并评估组织损伤。通过这项工作，研究团队的目标是实现之前从未实现的高质量神经元信号采集，并希望电极装置技术不仅用于神经科学的基础研究，还将用于医疗应用，包括BMI技术和各种脑部疾病的治疗。
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