μLED Neural Interface
多点のマイクロLEDを集積した針型光刺激プローブです。脳深部の任意の領域に対して、空間・時間・波長を自在に制御した光刺激を実現することを目指しています。半導体プロセス技術による微細加工と、光学設計・熱マネジメントの統合により、生体組織への熱影響を最小限に抑えながら、光遺伝学実験に必要な長期安定動作を可能にします。神経回路の機能解明と次世代brain-machine interfaceの基盤技術として開発を進めています。
「どうすれば神経活動を正確に計測・操作できるか?」
この問いに対し、私たちは電子デバイスエンジニアとして答えます。
生物学的な妥当性だけでなく、デバイス物理・制御理論・システム設計の観点から、神経インターフェース技術の本質を追求しています。
半導体プロセス・光学設計・熱マネジメント・信号処理。
これらの工学的要素を統合し、脳という複雑系に対する精密な「入出力デバイス」を創り出すことが私たちの挑戦です。
多点のマイクロLEDを集積した針型光刺激プローブです。脳深部の任意の領域に対して、空間・時間・波長を自在に制御した光刺激を実現することを目指しています。半導体プロセス技術による微細加工と、光学設計・熱マネジメントの統合により、生体組織への熱影響を最小限に抑えながら、光遺伝学実験に必要な長期安定動作を可能にします。神経回路の機能解明と次世代brain-machine interfaceの基盤技術として開発を進めています。
極薄マイクロLEDをフレキシブルフィルム上に高精度配置する技術により、脳の複雑な曲面に密着可能な多点光刺激デバイスを開発しています。多数のLED素子を高密度に配置し、異なる発光色のLEDを同時集積することで、脳の任意領域を波長・強度・時間パターンを変化させながら同時操作できます。慢性埋込み環境での安定動作を実現し、長期的な神経回路操作実験を可能にします。従来の「特定部位のON/OFFスイッチ」を超えた、高次元的光刺激による神経活動パターンの設計・制御を目指しています。
光刺激・薬剤投与・神経活動計測という三機能を統合した針型多機能プローブの開発に取り組んでいます。デバイス内部にマイクロ流路を形成し、生体深部において光薬理学的操作を実現することを目指します。光異性化分子を活用することで薬剤活性の可逆的制御を可能にし、従来困難だった繰り返し操作や時系列での因果関係解析への応用を計画しています。光遺伝学とは異なる新たな神経操作手法として、精密なデバイス設計と制御により、生体への侵襲を最小化した神経科学研究・治療技術への展開を目指しています。
マウス脳の両半球にわたる広範囲から多チャンネルで神経活動を同時記録するフレキシブルシート型電極です。一次感覚野だけでなく、二次感覚野や連合野をカバーする電極配置により、音・光・匂い・空気流などの多感覚刺激に対する脳全体の応答パターンを時空間的に捉えることができます。高度な手術技術と組み合わせることで、顕微鏡では観察不可能なマウス脳深部を含む各領野から感覚入力誘発性の電位変化を検出します。慢性埋込みに対応した設計により、脳の「4次元動態解析」を可能にし、多感覚統合などの複雑な神経情報処理メカニズムの解明に貢献します。信号処理技術の発展により、脳波が持つ情報処理的意味の解明にも取り組んでいきます。