• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

神経回路の刺激と記録を同時に実行できる半導体オプトエレクトロニックデバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15J02011
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 分析化学
研究機関東北大学

研究代表者

郭 媛元  東北大学, 医工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードlabel-free detection / microscope / deep brain imading / multifunctional fiber / microscopy device / deep brain imaging / field effect sensor / polymer fiber
研究実績の概要

Current technologies for brain studies are electrophysiological recording and optical imaging, both of which retain unique yet complementary advantages, advancing our fundamental understanding of brain functions. However, electrophysiological recordings performed by microelectrode have low spatial resolution limited by the number and size of electrodes, while optical imaging relies on the bulky optics and fluorescent reporters of neuronal dynamics. Here a new class of implantable, biocompatible and label-free microscope device was introduced based on a field-effect sensor, i.e., the light-addressable potentiometric sensor (LAPS) with insulator-semiconductor structure, and flexible polymer fibers with electrodes and optical waveguide bundles, for deep brain imaging. The LAPS can convert the brain electric activities at the brain-insulator interface into carrier redistribution within the semiconductor via the field effect. Moreover, thanks to the photoelectronic effect of the semiconductor, localized surface potential change can be read out in the form of an ac photocurrent induced by a modulated light beam. In this way, image of brain activities can be performed by simultaneously mapping photocurrents at each measurement spot illuminated by light modulated at different frequencies. In this study, an implantable label-free microscope device based on field-effect sensor and multifunctional polymer fibers was developed. It has been demonstrated that this device can be implanted into the deep brain regions of mice and record low-frequency brain events with high fidelity.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology/Virginia Tech(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology/Virginia Tech(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] One-step optogenetics with multifunctional flexible polymer fibers2017

    • 著者名/発表者名
      Seongjun Park, Yuanyuan Guo, Xiaoting Jia, Han Kyoung Choe, Benjamin Grena, Jeewoo Kang, Jiyeon Park, Chi Lu, Andres Canales, Ritchie Chen, Yeong Shin Yim, Gloria B Choi, Yoel Fink and Polina Anikeeva
    • 雑誌名

      Nature Neuroscience

      巻: 20 号: 4 ページ: 612619-612619

    • DOI

      10.1038/nn.4510

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Implantable polymer composite electrode with carbon nano fibers (CNF) aligned during thermal drawing as a reliable chronic neural interface2017

    • 著者名/発表者名
      Yuanyuan Guo
    • 学会等名
      5th International Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials
    • 発表場所
      Lisbon, Portugal
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel flexible neural probes integrated with depth-dependent functionality for probing neural circuits at different brain regions with high precision2016

    • 著者名/発表者名
      Yuanyuan Guo
    • 学会等名
      Material Research Society Fall Meeting 2016
    • 発表場所
      Boston, MA
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In vivo Label-Free Microscopy Device Based on Field-Effect Sensor and Polymer Fibers for Deep Brain Imaging2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Guo, X. Jia, P. Anikeeva and T. Yoshinobu
    • 学会等名
      Materials Research Society 2015 Fall Meeting
    • 発表場所
      Hynes Convention Center, Boston, USA
    • 年月日
      2015-11-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flexible polymer fiber probes for integrated optogenetics and its combination with field-effect sensor for deep brain imaging2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Guo, X. Jia, S. Park, P. Anikeeva and T. Yoshinobu
    • 学会等名
      Frontiers of Brain Science, International Symposium of Tools and Technologies
    • 発表場所
      TOKYO ELECTRON House of Creativity at Katahira Campus, Tohoku University, Sendai, Japan
    • 年月日
      2015-07-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] LAPS-based Optoelectronic Device for Mapping the Brain Activities in vivo2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Guo, X. Jia, A. Canales, U. P. Froriep, K. Miyamoto, P. Anikeeva and T. Yoshinobu
    • 学会等名
      Engineering of Functional Interfaces Workshop 2015 (EnFI2015)
    • 発表場所
      Medizinische Hochschule Hannover, Building J6, Lecture Hall R, Hannover, Germany
    • 年月日
      2015-07-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] Guo receives Best Poster

    • URL

      https://www.ece.vt.edu/news/index.php

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] Yuanyuan Guo just received Best Poster Award

    • URL

      http://www.science.vt.edu/neur/about/news/latest-news/student-best-poster-mrs.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] Best Poster Winners

    • URL

      http://www.mrs.org/fall-2015-best-posters/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi