豊橋技術科学大学と東北大学は，生体組織深部において高精度に神経活動を制御し，多点で神経活動を同時記録することを可能とするマイクロLEDと，神経電極を一体化したハイブリッドプローブを開発した（ニュースリリース）。
現在，光感受性タンパク質の発現を利用して特定の神経活動を制御する光遺伝学的手法は，神経科学研究における強力なツールとして注目されている。しかし，従来の光ファイバーを用いた光刺激では，単一の神経集団の制御には適しているものの，複数の神経細胞群を同時かつ独立して操作することが難しいという課題があった。
一方で，近年注目されているマイクロ LED を活用した多点光刺激デバイスにより，複数の神経細胞群を個別に制御することが可能となり，神経ネットワークの動態理解が飛躍的に進むと期待されている。また，光刺激のみでは神経ネットワークの情報処理や伝播メカニズムを完全には解明できないため，光刺激と神経活動記録を統合した技術が求められていた。
研究では，生体深部において光刺激と神経活動記録を同時に行えるマイクロLEDと神経電極をハイブリッド統合した新しい針状デバイスを開発した。マイクロLEDプローブは特定部位への光照射を可能にし，神経電極プローブは神経活動の電気信号を計測する。
これらのプローブを独立に製造し，各プローブの位置を精密に調整して，Auマイクロバンプを介して高精度に接合する独自技術を開発した。Auマイクロバンプの高度制御技術により，LEDと電極間のギャップを10μm単位で調整し，高い空間分解能を達成しているとする。
接合されたプローブの角度差は0.02°以下であり，優れた平行性によってマウス脳深部へのスムーズな刺入が可能。さらに，6つのマイクロLEDと6つの神経電極を搭載したハイブリッドプローブをマウス脳に挿入し，特定部位への光照射とその周辺の神経活動の誘発・記録に成功した。
このハイブリッドプローブは，従来の光遺伝学的手法が抱える空間的制約を克服し，高精度な神経活動の制御と計測を実現するもの。これにより，神経ネットワークのダイナミクスを理解するための強力なツールとなるだけでなく，神経疾患の治療法開発における新たな可能性を提供するという。
研究グループは今後，さらに高度な多点刺激と記録の機能を統合し，神経科学研究及び医療分野での実用化を目指していくとしている。
