Sistema de registro de sinais de neurônios in vitro em matriz de microeletrodos

• Processo: 17/50270-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2017
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2020
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação - Sistemas de Computação
• Pesquisador responsável: José Hiroki Saito
• Beneficiário: José Hiroki Saito
• Empresa: Marco Antonio Nardy - ME
• Vinculado ao auxílio: 14/50201-5 - Sistema de aquisição e registro de sinais de neurônios in vitro em matriz de microletrodos, AP.PIPE
• Assunto(s): Microeletrodos Circuitos integrados Conversão análogo-digital Hardware Desenvolvimento de software Neurônios
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Amplificador | Conversor Analogico Digital | Matriz De Microeletrodos | Multiplexador Analogico | Sinais Neuronais | Sistema De Registro

Resumo

Matriz de microeletrodos (Microelectrode Array, MEA) contém múltiplos microeletrodos construídos com a tecnologia dos circuitos integrados, na superfície do qual deposita-se uma cultura biológica in vitro de células neuronais, permitindo detectar sinais extracelulares. Os sinais eletrofisiológicos em MEA são estudados na neurociência, e também usados em testes farmacológicos. MEA padrão, fabricado pela Multi Channel Systems tem arranjo planar de 59 microeletrodos com 30 um de diâmetro e 200 um de espaçamento em substrato de vidro, sendo que cada microeletrodo pode ser usado tanto para registro como para estímulo elétrico. Para a medição de sinais e eletrofisiológicos com MEA são necessários sistemas eletrônicos de registro altamente sofisticados, devido ao baixo nível dos sinais, alguns microvolts, captados pelos microeletrodos. Apesar da existência desses sistemas comercialmente, elas carecem de flexibilidade, por exemplo, para a variação da largura de pulsos de estimulação elétrica, além de ter custo muito elevado. Neste projeto PIPE, fase 2, pretende-se desenvolver um protótipo pré-industrial do hardware, que realiza o registro simultâneo de sinais com 59 circuitos de pré-amplificação, um multiplexador analógico desses sinais, seguido de um único sistema de amplificação, filtro e conversão analógico-digital. O sinal digitalizado é enviado para o computador por uma interface USB de alta velocidade. O projeto inclui o desenvolvimento de um circuito que possibilita sintetizar qualquer tipo de sinais para a estimulação dos neurônios, além de um sistema de blindagem eletromagnética por Gaiola de Faraday. Está proposto também, o desenvolvimento do software de aquisição, processamento e visualização dos sinais eletrofisiológicos compatível com o sistema de registro desenvolvido. O protótipo será testado em laboratório com um simulador de MEA, já construído e testado pela equipe; e em campo, com os sinais eletrofisiológicos gerados por culturas de neurônios de ratos Wistar, em laboratório apropriado. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

SAQUI, DIEGO; SAITO, JOSE H.; DE LIMA, DANIEL C.; JORGE, LUCIO A. DE C.; FERREIRA, EDNALDO J.; ATAKY, STEVE T. M.; FAMBRINI, FRANCISCO; IEEE. NSGA2-based method for band selection for supervised segmentation in hyperspectral imaging. 2019 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON SYSTEMS, MAN AND CYBERNETICS (SMC), v. N/A, p. 6-pg., 2019-01-01. (17/50270-5)

FAMBRINI, FRANCISCO; DESTRO-FILHO, JOAO BATISTA; DEL VAL CURA, LUIS MARIANO; SAQUI, DIEGO; SAITO, JOSE HIROKI. A Digital Signal Amplification Device for Microelectrode Arrays based on Stochastic Resonance. ADVANCES IN ELECTRICAL AND COMPUTER ENGINEERING, v. 20, n. 3, p. 31-40, AUG 2020. (17/50270-5)