Исследование, опубликованное 4 сентября 2026 года в Microsystems & Nanoengineering, одновременно улучшает чувствительность и направленность имплантируемого TMR-магнитрода. В дифференциальном режиме предел обнаружения при 1 кГц составляет 68 пТ/√Гц, тогда как тот же прибор в single-ended режиме дает 107 пТ/√Гц. В лаборатории без магнитного экранирования пик сети 50 Гц падает с 18,961 до 0,433 нТ/√Гц, примерно 98% подавления общего режима. В CA1 гиппокампа крысы зарегистрированы магнитные spike-подобные сигналы, связанные с потенциалами действия, и изменения полярности, согласующиеся с различными направлениями локального нейронного тока.
Что изменилось
| Показатель | Предыдущая база | Новый результат |
|---|---|---|
| TMR LOD 1 кГц, 2024 | ~300 пТ/√Гц | 68 пТ/√Гц |
| Тот же прибор 2026, single-ended | 107 пТ/√Гц | 68 пТ/√Гц differential |
| Помеха 50 Гц | 18,961 нТ/√Гц | 0,433 нТ/√Гц |
| Разнос измерение-референс | 28 мкм / 2,5 мм | 5 мм |
GMR-магнитроды уже регистрировали нейронные магнитные сигналы in vivo, а работа 2025 года показала магнитные признаки потенциалов действия отдельных нейронов у крыс. TMR-системы имели около 300 пТ/√Гц в 2024 году и около 140 пТ/√Гц в реализации LFP in vivo 2026 года. Поэтому это существенный шаг TMR-системы, а не первая в мире нейронная магнитная запись.
Почему магнитная запись отличается
Ионные токи создают и электрический потенциал, и магнитное поле. Магнитная величина имеет знак относительно чувствительной оси датчика. Изменение направления проекции тока может изменить полярность сигнала, что дает источник направленной информации.
Инженерная архитектура
MEMS-зонд использует кремниевый стержень толщиной 200 мкм. Каждый блок содержит 12 MTJ примерно 15 × 45 мкм, соединенных последовательно. TMR-отношения измерительного и опорного блоков составляют 121% и 119%, линейная чувствительность 12,30%/мТ и 12,96%/мТ. Внешнее поле почти общее для двух каналов, а локальное нейронное поле быстро убывает с расстоянием; дифференциальное вычитание подавляет общий шум. Раздельные мосты Уитстона и настраиваемое усиление компенсируют разброс изготовления.
При 28 мкм референс расположен слишком близко и вычитает полезное поле: выигрыш SNR падает до −8,68 дБ. При 5 мм достигается до +4,19 дБ. Подавление 50 Гц eta50 = (1 - A_diff/A_single) × 100% для 0,433 и 18,961 составляет примерно 97,7%.
Запись CA1
Зонд имплантировали в CA1 самцов Sprague-Dawley. Сигналы калибровали в единицах магнитного поля, фильтровали 300–3000 Гц, а события выделяли выше 3× RMS фонового шума. Кластеры противоположной полярности согласуются с разными проекциями локальных токов на ось сенсора.
Однако конечная площадь 12 MTJ может интегрировать синхронную multi-unit активность. Поэтому подтверждено локальное магнитное событие, связанное с потенциалом действия, но не гарантирован один нейрон на каждый spike.
Биосовместимость и ограничения
Использована двойная пассивация SiO2/Si3N4 по 200 нм. Клеточные тесты и семидневная гистология обнадеживают, но не доказывают хроническую стабильность. Жесткость кремния, микродвижения, реакция на инородное тело, упаковка, дрейф, многоканальное масштабирование и независимая репликация остаются открытыми.
Новый уровень техники
Ключевой delta — сочетание 68 пТ/√Гц, сильного общего подавления, CA1 in vivo и направленной полярности. Еще не показаны хронический имплант, человек, крупный массив, гарантированная single-neuron изоляция или независимая репликация.
Статус доказательств
Рецензировано · эксперимент на животных in vivo · данные и supplementary доступны · независимая репликация именно этой дифференциальной конфигурации 2026 года пока не найдена.