Matriz de microelectrodos
Las matrices de microelectrodos ( MEA ) (también denominadas matrices de múltiples electrodos) son dispositivos que contienen varios microelectrodos (decenas a miles) a través de los cuales se obtienen o envían señales neuronales, que sirven esencialmente como interfaces neuronales que conectan las neuronas a los circuitos electrónicos . Hay dos clases generales de MEA: MEA implantables, usados in vivo , y MEA no implantables, usados in vitro .
Las neuronas y las células musculares crean corrientes de iones a través de sus membranas cuando se excitan, lo que provoca un cambio de voltaje entre el interior y el exterior de la célula. Al grabar, los electrodos en un MEA transducen el cambio de voltaje del entorno transportado por iones en corrientes transportadas por electrones (corrientes electrónicas). Al estimular, los electrodos transducen corrientes electrónicas en corrientes iónicas a través del medio. Esto activa los canales iónicos activados por voltaje en las membranas de las células excitables, lo que hace que la céluladespolarizar y desencadenar un potencial de acción si es una neurona o una contracción si es una célula muscular. [ cita requerida ]
El tamaño y la forma de una señal registrada dependen de varios factores: la naturaleza del medio en el que se encuentran la celda o celdas (por ejemplo, la conductividad eléctrica , la capacitancia y la homogeneidad del medio ); la naturaleza del contacto entre las celdas y el electrodo MEA (por ejemplo, área de contacto y tensión); la naturaleza del propio electrodo MEA (por ejemplo, su geometría, impedancia y ruido); el procesamiento de señales analógicas (por ejemplo, la ganancia , el ancho de banda y el comportamiento del sistema fuera de las frecuencias de corte ); y las propiedades de muestreo de datos (por ejemplo , frecuencia de muestreo yprocesamiento de señales digitales ). [1] Para el registro de una sola celda que cubre parcialmente un electrodo plano, el voltaje en la almohadilla de contacto es aproximadamente igual al voltaje de la región de superposición de la celda y el electrodo multiplicado por la relación entre el área de superficie de la región de superposición y el área de todo el electrodo, o:
asumiendo que el área alrededor de un electrodo está bien aislada y tiene una capacitancia muy pequeña asociada. [1] Sin embargo, la ecuación anterior se basa en modelar el electrodo, las celdas y su entorno como un diagrama de circuito equivalente . Un medio alternativo de predecir el comportamiento celda-electrodo es modelar el sistema usando un análisis de elementos finitos basado en geometría en un intento de eludir las limitaciones de simplificar demasiado el sistema en un diagrama de elementos de circuito agrupado. [2]
Se puede usar un MEA para realizar experimentos electrofisiológicos en cortes de tejido o cultivos de células disociadas . Con los cortes de tejido agudos, las conexiones entre las células dentro de los cortes de tejido antes de la extracción y la siembra se conservan más o menos, mientras que las conexiones intercelulares en cultivos disociados se destruyen antes de la siembra. Con cultivos neuronales disociados, las neuronas forman redes espontáneamente . [3]
