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Wireless Recording in the Peripheral Nervous System with Ultrasonic Neural Dust

机译：超声神经末梢在周围神经系统中的无线记录

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The emerging field of bioelectronic medicine seeks methods for deciphering and modulating electrophysiological activity in the body to attain therapeutic effects at target organs. Current approaches to interfacing with peripheral nerves and muscles rely heavily on wires, creating problems for chronic use, while emerging wireless approaches lack the size scalability necessary to interrogate small-diameter nerves. Furthermore, conventional electrode-based technologies lack the capability to record from nerves with high spatial resolution or to record independently from many discrete sites within a nerve bundle. Here, we demonstrate neural dust, a wireless and scalable ultrasonic backscatter system for powering and communicating with implanted bioelectronics. We show that ultrasound is effective at delivering power to mm-scale devices in tissue; likewise, passive, battery-less communication using backscatter enables high-fidelity transmission of electromyogram (EMG) and electroneurogram (ENG) signals from anesthetized rats. These results highlight the potential for an ultrasound-based neural interface system for advancing future bioelectronics-based therapies.
机译：生物电子医学的新兴领域寻求解密和调节体内电生理活性以在靶器官获得治疗效果的方法。当前与周围神经和肌肉对接的方法严重依赖于导线，从而为长期使用带来了问题，而新兴的无线方法却缺乏对小直径神经进行探询所需的尺寸可扩展性。此外，传统的基于电极的技术缺乏以高空间分辨率从神经记录或独立于神经束内许多离散部位进行记录的能力。在这里，我们演示了神经粉尘，这是一种无线，可扩展的超声背向散射系统，用于为植入式生物电子设备提供动力并与之通信。我们证明了超声波可以有效地为组织中的毫米级设备提供能量。同样，使用背向散射的无源无电池通信也可以实现高保真传输麻醉大鼠的肌电图（EMG）和神经电图（ENG）信号。这些结果凸显了基于超声的神经接口系统在推进未来基于生物电子学的疗法方面的潜力。

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