Integrierte magnetische Sensoren zur Bildgebung neuronaler Ströme

• Antragsteller: Professor Dr. Jens Anders; Professor Dr. Pascal Fries
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme ; Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 391912302

Niederfrequente Magnetfelder durchdringen biologisches Gewebe ohne signifikante Abschwächungen oder Verzerrungen und sind daher ideal für kontaktlose Messungen an biologischen Systemen geeignet. Im Rahmen eines früheren Projekts gelang uns bereits der erste experimentellen Nachweis der Möglichkeit zur lokalisierten in-vivo Aufnahme der Aktivität des neuronalen Netzwerks mittels eines neuen Typs von Sensoren, die auf dem Prinzip der Spintronik basieren. Um aufbauend auf diesen Ergebnissen zukünftig die Aufnahme einzelner Ereignisse auf der Ebene singulärer Neurone zu ermöglichen, ist sowohl die Verbesserung der Sensorempfindlichkeit als auch die Ko-Integration der Ausleseelektronik zur Verbesserung des Formfaktors und der Signalintegrität notwendig. Um diese Ziele zu erreichen werden wir im Rahmen des beantragten Projekts NeuroTMR unsere rauscharmen TMR-Sensoren zusammen mit der benötigten Elektronik in aktiven Probenköpfen ko-integrieren. Die daraus hervorgehenden neuen Sensorsysteme werden das Forschungsfeld der Magnetophysiologie mit dem Ziel eröffnen, die Mechanismen der Übermittlung neuronaler Informationen genauer zu verstehen. Hierfür ermöglichen sie insbesondere eine Kartographierung der Ionenströme im Neuropil inklusive der Aufnahme vektorieller Informationen und der simultanen Messung an mehreren Neuronen. Insgesamt ebnen die TMR-basierten aktiven Probenköpfe den Weg hin zu langlebigen Implantaten, die z.B. für Mensch-Maschine-Schnittstellen genutzt werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartnerin: Dr. Myriam Pannetier-Lecoeur