Mikroelektrodeilla

Mikroelektrodeilla tarkoittaa elektrodien käyttöä, joiden kärjen koko on pienempi kuin perinteisillä elektrodilla. Näiden pienikokoisten elektrodit mahdollistavat sähköisen signaalin mittaamisen ja/tai stimulaation pienellä, paikallisella alueella kudoksessa. Mikroelektrodit ovat keskeisiä neurofysiologiassa ja biomediikassa, joissa halutaan tarkasti eristää ja stimuloida yksittäisiä neuroneja tai pienen alueen toimintaa.

Tyypit ja valmistus: Mikroelektrodeja on sekä yksittäisiä kärkiä että useista kärjistä koostuvia MEA-ruutuja. Yksittäinen kärki voi olla lasi- tai metallipohjainen; kärjen halkaisija on tyypillisesti 0,5–50 μm. Impedanssi riippuu koosta ja materiaalista, useimmiten 0,1–3 MΩ.

Käyttökohteet: Mikroelektrodeja käytetään in vivo ja in vitro tallennukseen sekä stimulaatioon. Tallennuksessa ne voivat mitata yksittäisten neuronien toimintapotentiaaleja tai paikallisen verkon aktiivisuutta; MEA-verkot mahdollistavat samanaikaisen tallennuksen ja stimulaation useista pisteistä, mikä tukee aivokartoitusta ja brain-computer interface -sovelluksia.

Haasteet: Pitkäaikainen implantointi voi aiheuttaa kudosreaktioita, kuten gliosisia, mikä heikentää signaalin laatua. Impedanssi voi muuttua ajan myötä, ja materiaalien biokompatibiliteetti on keskeinen. Kehitys keskittyy pienempään, vakaampaan ja vähemmän reagoivaan elektrodipäähän sekä pintakäsittelyihin.

Esimerkkejä: Utah-array ja Michigan-probes ovat yleisiä mikroelektrodi-ruutuja erityisesti aivotutkimuksessa; nykyaikaiset MEA-toteutukset käyttävät litteitä polyimidi- tai silikonipohjia.