神経細胞と電気回路の結合

A neuron-electrical circuit junction: key technology for interface between biological tissue and solid-state devices

はじめに

　近年の半導体微細加工技術の進歩を背景として，神経細胞，神経回路の研究においても新たな計測手法が開発されつつある。生体情報処理システムとしての神経回路の情報表現に電気的なパルス信号が用いられていること，それを発生する神経細胞が10μm程度の細胞体から多数の細長い神経突起が伸びた形状であるのに対し，現在の半導体デバイスのほとんどが1μm以下の基本設計ルールに基づいて作られていることを考えれば，神経系は電子デバイス，あるいはそのプロセス技術から見て直接コンタクトしやすい系であると言えるかもしれない。本稿では，このような視点から試みられている神経細胞と電気回路とのインターフェイス技術につき，筆者らの研究を中心に紹介する。

Since the first proposal of ion-sensitive FET in 1970, various solid-state devices for neurophysiological measurements have been extensively investigated based on the progress of micro fabrication technique. Among them, the electrode-array substrate, on the surface of which multiple micro-electrodes are embedded, was one of the most promising devices for in vitro neural activity recording: Dissociated neurons or brain slices could be directly cultured on the surface of the substrate. The advantage was its capability of long-term non-invasive recording of electrical activity with quite high time resolution.