本发明专利技术公开了一种具有光电刺激和记录功能的神经成像系统，包括柔性植入式神经电极、PCB电路板和记录相机，所述PCB电路板和所述记录相机分别与所述柔性植入式神经电极连接。相应的，本发明专利技术还公开了一种制备上述具有光电刺激和记录功能的神经成像系统的方法。本发明专利技术提供的神经成像系统利用所述记录镜头来实现在体成像技术，可以在自由活动状态下记录特定神经元或者神经递质活动；将所述柔性植入式神经电极的电生理记录与所述记录镜头的荧光成像相结合，可以直观建立神经活动与神经递质间的因果关联；通过荧光体现神经递质/特定神经元的活动再通过电生理方法观测到相应的电活动改变，将有机会进一步回答灵长动物脑活动的神经机制。
【技术实现步骤摘要】
具有光电刺激和记录功能的神经成像系统及其制备方法
本专利技术涉及神经科学
，具体涉及一种具有光电刺激和记录功能的神经成像系统及其制备方法。
技术介绍
神经成像(Neuroimaging)泛指能够直接或间接对神经系统(主要是脑)的功能、结构和药理学特性进行成像的技术。目前在神经成像
最具代表性的是nVoke自由活动神经元超微成像系统。它是一款结合光遗传学刺激和大视野的钙成像以获得行为学神经环路最新发现的微型显微镜系统。它是将常见的荧光指示剂(如GCaMP)与视蛋白组合应用，使得钙成像和光刺激可以同步或先后进行，从而实现对神经细胞活动进行同步跟踪和行为分析。但是，它在进行神经成像时通常存在以下缺陷：(1)它基于荧光指示剂的荧光成像来读取神经信号，仅是通过荧光强弱变化来间接提取神经元活动，时间分辨率和准确度较差，无法直观读取神经细胞对光刺激的反应；(2)它仅通过荧光成像来观察神经细胞受到刺激后神经递质的变化，无法直观观测到相应的神经细胞活动。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有光电刺激和记录功能的神经成像系统及其制备方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术一方面提供了一种具有光电刺激和记录功能的神经成像系统，包括柔性植入式神经电极、PCB电路板和记录相机，所述PCB电路板和所述记录相机分别与所述柔性植入式神经电极连接。优选的，所述柔性植入式神经电极通过特制夹具与所述记录相机连接。优选的，所述记录相机包括至少一个记录镜头，所述柔性植入式神经电极的柔性部分附着于所述记录镜头上。优选的，所述柔性植入式神经电极包括依次设置的记录电极层和金属互联层，所述记录电极层上设置有多个用于记录电生理信号的电极位点，所述金属互联层包括多根金属导线，多个所述电极位点分别通过多根所述金属导线与所述PCB电路板连接。优选的，所述柔性植入式神经电极还包括柔性聚合物衬底、第一柔性封装层和第二柔性封装层，所述金属互联层设置于所述柔性聚合物衬底上，所述第一柔性封装层设置于所述记录电极层与所述金属互联层之间，所述第二柔性封装层设置于所述记录电极层的上方。优选的，所述第一柔性封装层、所述第二柔性封装层和所述柔性聚合物衬底均采用柔性聚合物材料制成。本专利技术另一方面提供了一种制备上述具有光电刺激和记录功能的神经成像系统的方法，该方法包括以下步骤：S1：准备洁净的基底备用；S2：在步骤S1准备好的基底上制备得到镍牺牲层；S3：在步骤S2得到的镍牺牲层上制备柔性聚合物衬底；S4：在步骤S3制备的柔性聚合物衬底上形成金属互联层；S5：在步骤S4形成的金属互联层上制备得到第一柔性封装层；S6：在步骤S5得到的第一柔性封装层上形成记录电极层；S7：在步骤S6得到的记录电极层上制备得到第二柔性封装层；S8：将步骤S7所得的结构与PCB电路板连接；S9：刻蚀除去步骤S7所得结构上的镍牺牲层，将刻蚀后得到的结构从所述基底上释放，即得到柔性植入式神经电极；S10：将步骤S9得到的所述柔性植入式神经电极通过特制夹具与记录相机上的至少一个记录镜头连接，即得到所述具有光电刺激和记录功能的神经成像系统。优选的，所述基底选用厚度为300-500μm的单抛硅片。优选的，所述步骤S2具体为：在步骤S1准备好的单抛硅片上先通过光刻将光刻胶进行图形化，再通过热蒸发沉积工艺制备一层厚度为50-150nm的金属镍，对所述金属镍进行剥离工艺图形化得到镍牺牲层。优选的，所述步骤S3具体为：在步骤S2制备的镍牺牲层上以2000-4000r/min的转速旋涂SU-8光刻胶，旋涂时间为20-40s，制备一层厚度为400-600nm的SU-8薄膜，对所述SU-8薄膜进行光刻图形化得到柔性聚合物衬底。优选的，所述步骤S4具体为：在步骤S3制备的柔性聚合物衬底上通过光刻图形化及热蒸发沉积工艺制备一层厚度为5nm/50nm-10nm/100nm的铬/金合金层，对所述铬/金合金层进行剥离工艺图形化得到金属互联层。优选的，所述步骤S5具体为：在步骤S4形成的金属互联层上以2000-4000r/min的转速旋涂SU-8光刻胶，旋涂时间为20-40s，制备一层厚度为400-600nm的SU-8薄膜，对所述SU-8薄膜进行光刻图形化得到第一柔性封装层。优选的，所述步骤S6具体为：在步骤S5得到的第一柔性封装层上通过光刻图形化及热蒸发沉积工艺制备一层厚度为5nm/50nm-10nm/100nm的铬/金合金层，对所述铬/金合金层进行剥离工艺图形化得到记录电极层。优选的，所述步骤S7具体为：在步骤S6得到的记录电极层上以2000-4000r/min的转速旋涂SU-8光刻胶，旋涂时间为20-40s，制备一层厚度为400-600nm的SU-8薄膜，对所述SU-8薄膜进行光刻图形化得到第二柔性封装层。本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术提供的神经成像系统利用所述记录镜头来实现在体成像技术，可以在自由活动状态下记录特定神经元或者神经递质活动；2、本专利技术提供的神经成像系统将所述柔性植入式神经电极的电生理记录与所述记录镜头的荧光成像相结合，可以直观建立神经活动与神经递质间的因果关联；3、本专利技术提供的神经成像系统通过荧光体现神经递质/特定神经元的活动再通过电生理方法观测到相应的电活动改变，将有机会进一步回答灵长动物脑活动的神经机制。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或者现有技术中的技术方案，下面将对实施例或者现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1是本专利技术实施例一提供的具有光电刺激和记录功能的神经成像系统的结构分解图；图2是图1中A的放大示意图；图3是本专利技术实施例一提供的具有光电刺激和记录功能的神经成像系统的结构示意图；图4是图3中B的放大示意图；图5是本专利技术实施例二提供的制备具有光电刺激和记录功能的神经成像系统的方法流程图；图6是本专利技术实施例二提供的柔性植入式神经电极的剖面示意图；图7是本专利技术实施例三提供的实际用于光遗传学研究的实验示意图；图中：1-柔性植入式神经电极，2-PCB电路板，3-记录相机，31-记录镜头，4-柔性缆线，5-柔性聚合物衬底，6-特制夹具，7-基底，8-镍牺牲层，9-金属互联层，10-第一柔性封装层，11-记录电极层，12-第二柔性封装层，13-头部固定器，14-动物实验平台，15-金属导线，16-信号放大器，17电脑。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有光电刺激和记录功能的神经成像系统，其特征在于，包括柔性植入式神经电极(1)、PCB电路板(2)和记录相机(3)，/n所述PCB电路板(2)和所述记录相机(3)分别与所述柔性植入式神经电极(1)连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种具有光电刺激和记录功能的神经成像系统，其特征在于，包括柔性植入式神经电极(1)、PCB电路板(2)和记录相机(3)，
所述PCB电路板(2)和所述记录相机(3)分别与所述柔性植入式神经电极(1)连接。
2.根据权利要求1所述的具有光电刺激和记录功能的神经成像系统，其特征在于，所述柔性植入式神经电极(1)通过特制夹具(6)与所述记录相机(3)连接。
3.根据权利要求1所述的具有光电刺激和记录功能的神经成像系统，其特征在于，所述记录相机(3)包括至少一个记录镜头(31)，所述柔性植入式神经电极(1)的柔性部分附着于所述记录镜头(31)上。
4.根据权利要求1所述的具有光电刺激和记录功能的神经成像系统，其特征在于，所述柔性植入式神经电极(1)包括依次设置的记录电极层(11)和金属互联层(9)，
所述记录电极层(11)上设置有多个用于记录电生理信号的电极位点，
所述金属互联层(9)包括多根金属导线，多个所述电极位点分别通过多根所述金属导线与所述PCB电路板(2)连接。
5.根据权利要求4所述的具有光电刺激和记录功能的神经成像系统，其特征在于，所述柔性植入式神经电极(1)还包括柔性聚合物衬底(5)、第一柔性封装层(10)和第二柔性封装层(12)，
所述金属互联层(9)设置于所述柔性聚合物衬底(5)上，
所述第一柔性封装层(10)设置于所述记录电极层(11)与所述金属互联层(9)之间，
所述第二柔性封装层(12)设置于所述记录电极层(11)的上方。
6.根据权利要求5所述的具有光电刺激和记录功能的神经成像系统，其特征在于，所述第一柔性封装层(10)、所述第二柔性封装层(12)和所述柔性聚合物衬底(5)均采用柔性聚合物材料制成。
7.一种制备如权利要求1-6中任一项所述的具有光电刺激和记录功能的神经成像系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：准备洁净的基底(7)备用；
S2：在步骤S1准备好的基底(7)上制备得到镍牺牲层(8)；
S3：在步骤S2得到的镍牺牲层(8)上制备柔性聚合物衬底(5)；
S4：在步骤S3制备的柔性聚合物衬底(5)上形成金属互联层(9)；
S5：在步骤S4形成的金属互联层(9)上制备得到第一柔性封装层(10)；
S6：在步骤S5得到的第一柔性封装层(10)上形成记录电极层(11)；
S7：在步骤S6得到的记录电极层(11)上制备得到第二柔性封装层(12)；
S8：将步骤S7所得的结构与PCB电路板(2)连接；
S9：刻蚀除去步骤S7所得结构上的镍牺牲层(8)，将刻蚀后得到的结构从所述基底(7)上释放...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶虎，顾驰，魏晓玲，周志涛，周渝，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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