Tiefenkontrollierbare Bessel-Strahlen für quasi-nichtinvasive optogenetische Stimulation

Wir präsentieren ein implantierbares Werkzeug zur nichtinvasiven, tiefenkontrollierbaren, optogenetischen Stimulation in kortikalen Hirnregionen, ohne physisches Eindringen in das Gewebe. Mit einer 3x3 Matrix aus blauen Laserdioden, Mikrolinsen und Mikroaxikons können wir mehrere unabhängige Kanäle ansteuern. Dieses Werkzeug bildet Bessel-Strahlen, die eine erweiterte Fokuszone und selbstheilende Eigenschaften aufweisen und somit ein tieferes Eindringen in streuendes Gewebe ermöglichen als mit vergleichbaren Gauß-Strahlen. Die Integration einer Flüssigkristall-Ringblende ermöglicht es uns, die Eindringtiefe dieses Strahls zu kontrollieren und so ein nichtinvasives Stimulationswerkzeug mit voller räumlicher und zeitlicher Kontrolle zu schaffen. In früheren Arbeiten haben wir gezeigt, dass wir Bessel-Strahlen mit kantenemittierenden Laserdioden generieren können, die eine asymmetrische Intensitätsverteilung aufweisen. Weiterhin haben wir das Konzept der tiefengesteuerten Bessel-Strahlen verifiziert. Hier zeigen wir das Grundkonzept unseres nichtinvasiven miniaturisierten Stimulationswerkzeugs sowie Simulationsergebnisse dieser asymmetrischen, tiefenkontrollierbaren Bessel-Strahlen.