薄膜イリジウム酸化物電極を用いた慢性神経刺激

実験は、電気化学インピーダンス分光法(EIS)とサイクリックボルタンメトリー(CV)を用いて、慢性刺激が電極-組織システムの電気的特性に及ぼす影響を評価するために実施されました。シリコン製のマイクロ加工プローブに複数のイリジウム酸化物刺激電極(400-1600マイクロ平方)が埋め込まれ、モルモットの皮質にインプラントされました。手術後10-17日間の回復期間の後、5日間にわたって単極刺激が行われ、毎日2時間、バイフェーズの定電流刺激を用いました(5-100マイクロA, 100マイクロ秒/フェーズ)。刺激前後にEISとCVデータが取得されました。中間周波数(100 Hz-100 kHz)でのポスト刺激インピーダンスは、前刺激レベルに対して一貫して有意に減少しました。低周波数(< 100 Hz)ではインピーダンスの大きさが永続的に増加し、これが蓄電容量の変化(サイクリックボルタモグラムの下の面積)に相関していました。回復期間中にインピーダンスの大きさは有意に増加しましたが、この増加は小さい電流を適用することによって大部分が元に戻すことができました。電極-組織システムのインピーダンスの数理モデルがin vivoの挙動を分析するために使用されました。データとモデリング結果は、電極に電荷を適用することで電極-組織システムのインピーダンスを一貫して減少させることができることを示しています。摘出されたプローブの分析は、組織と電極の相互作用が慢性パルスの適用によって依存していることを示唆しています。組織と金属の間のインターフェースは、電流パルスによって変化し、一時的なインピーダンスシフトを引き起こすと仮定されています。