生体電子工学：胚発生を介したソフトバイオエレクトロニクスデバイスの脳への埋め込み

発生中の脳において単一細胞レベルかつミリ秒分解能で神経活動を脳全体にわたって安定して追跡できるバイオエレクトロニクスデバイスの開発は、神経科学の進歩と神経発達障害の理解に不可欠である。発生中、脊椎動物の脳の三次元構造は二次元の神経板から生じる。こうした大きな形態変化は、埋め込み型バイオエレクトロニクスデバイスで脳発生の期間を通して神経活動を確実に追跡するのにこれまで難題をもたらしていた。今回我々は、二次元から三次元への組織の自然な再構成を利用することによって胚の神経板に組み込まれる、組織レベルの柔軟性を持つサブマイクロメートルの厚さのメッシュ微小電極アレイを提示する。器官形成が進むにつれて、組み込まれたメッシュは変形し、伸張し、脳全体に行きわたり、シームレスに神経組織と一体化する。免疫染色、遺伝子発現解析、行動試験によって、脳の発生や機能に悪影響がないことが確認された。今回の埋め込み電極アレイによって、脳の発生中に単一ニューロン活動や集団活動ダイナミクスが出現して発達する様子が、長期的に安定してマッピングできる。この電極アレイは、メキシコサンショウウオ（アホロートル）モデルにおいて再生時の神経の電気的活動を記録するだけでなく、電気的刺激を通してこの過程も調節した。

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