Proyectos. IPANEMA

Sistema integrado para neuroestimulacion óptica con captura de respuesta bioelectrica mediante matriz de sensores

El propósito de este Proyecto es proporcionar las tecnologías microelectrónicas necesarias para la miniaturización e integración de un sistema inteligente de estimulación neuronal basado en optogenética que sirva de vehículo experimental para el desarrollo de nuevos procedimientos en el campo de la neurobiología y, en última instancia, para la concepción de nuevas neuroprótesis, más focal izadas y seguras para el tratamiento de diferentes patologías del sistema nervioso (déficits sensoriales, desordenes cerebrales, dolor crónico, etc). Dentro de este marco, nuestro objetivo se centrará en la implementación fiable y eficiente de un mecanismo en lazo cerrado que, basado en el registro de la actividad eléctrica de las células fotoestimuladas, permita una actuación eficaz y no lesiva utilizando técnicas optogenéticas. Este procedimiento de retroalimentación en tiempo real facilitará la adaptación del sistema a los posibles cambios plásticos del tejido nervioso y, por tanto, abrirá las puertas para la implementación de neuroprótesis de gran robustez y durabilidad, además de ajustables a cada paciente durante su periodo de uso. El sistema a desarrollar será escalable y reconfigurable con el número de electrodos de captura electrofisiológica y de fuentes de estimulación óptica (se trata, pues de un sistema de control MIMO) y permitirá, bien la activación directa de fuentes LEOs ligadas a la sonda o bien, el control sobre una fuente luminosa externa a través de una pasarela de datos. En el primero de los casos, las fuentes LEOs podrán estar bien en contacto directo con el tejido (micro LEOs encastrados en la sonda) o bien usarán fibras ópticas como soporte de la estimulación. Para simplificar la interacción con el sistema, la transferencia de datos hacia/desde el dispositivo completo de estimulación y registro se hará de forma inalámbrica. De acuerdo con el concepto a desarrollar en el Proyecto, la implementación del sistema comportará la realización de dos Circuitos Integrados de Aplicación Específica (ASICs) y el empleo de algunos componentes comerciales (esencialmente, un microcontrolador para la supervisión del lazo de retroalimentación y un transceptor inalámbrico de ultra-bajo consumo, que pueden estar integrados en un solo chip). Un primer ASIC, denominado ASIC de estimulación, integrará la circuitería de estimulación óptica, mientras que un segundo ASIC, denominado ASIC de adquisición, integrará toda la circuitería de registro, procesado y comunicaciones, así como su propia unidad de gestión de potencia. Se opta por esta solución multi-chip en lugar de una única integración monolítica, con objeto de aumentar la fiabilidad del sistema, reducir la posibilidad de fallos y mejorar las prestaciones de la etapa de adquisición de actividad neuronal que, de otra forma, se vería afectada por las conmutaciones en la circuitería de estimulación. Los ASICs serán fabricados en una tecnología CM OS de bajo coste de O.18um, y serán testados tanto individualmente como combinados en la plataforma final del sistema. La caracterización de los prototipos contemplará verificaciones de señal-mixta y ópticas, usando las premisas disponibles en nuestro laboratorio. Así mismo, se planificará la validación con mediciones in vitro e in vivo, a realizar en Institutos de Bioingeniería con los que el grupo solicitante mantiene acuerdos de colaboración.

Investigador/a Principal


Manuel Delgado Restituto  >

Detalles del proyecto


  • Tipo: Proyecto de investigación
  • Organismo financiador: Ministerio de Economía, Industria y Competitividad
  • Referencia: TEC2016-80923-P
  • Fecha de inicio: 01/01/2017
  • Fecha de fin: 29/12/2019
  • Total concedido: 145.200,00 €

PROYECTOS


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