Chemie Diplomarbeit / Fakultät für Chemie und Pharmazie ...

Modifikation und Charakterisierung von Mikroelektrodenstrukturen zur Optimierung der kapazitiven Kommunikation mit Nervenfasern
elektrochemischen Reaktionen an der Grenzschicht Elektrode/Elektrolyt. Ein ideales
Elektrodenmaterial für neurowissenschaftliche Anwendungen wäre nichtpolarisierbar (kleiner
Durchtrittswiderstand R Dt ), hätte eine unendlich große Austauschstromdichte (und damit
geringe Überspannung) und ein entsprechend hohes reversible charge injection limit. Es
bliebe damit immer nahe seines Gleichgewichtspotentials unabhängig von der
durchfließenden Strommenge. Solche Elektroden änderten das Potential über den Elektrolyten
(die Nervenfaser und ihrer Matrix), nicht dagegen an der Elektroden/Elektrolyt-Grenzfläche
selbst.
1.3.7
.7 Zusätzliche Anforderungen an die Mikroelektrodenstruktur für die
Signalableitung
Für die Nervensignalableitung sind neben den für die Neurostimulation geltenden Kriterien
noch zusätzliche Gesichtspunkte zu beachten: Generell verhalten sich Selektivität und
Signalintensität antagonistisch zueinander. Aus der folgenden Tabelle wird ersichtlich, daß
sich diesen beiden von der Elektrodengröße und ihrer Struktur abhängigen Anforderungen nur
durch einen Kompromiß angenähert werden kann.
kleine kontaktierte
Löcher oder
kleine Elektroden
pro
• erhöhte Selektivität, da nur wenige Axone
gleichzeitig durch ein Loch bzw. über eine
Elektrode wachsen können
contra
• geringe Chance, daß ein RANVIERscher
Schnürring nahe der Elektrode zu liegen
kommt, d.h. geringe Sensitivität, also relativ
geringe Signalamplitude
• zusätzliche Signalabschwächung infolge der
shunt-Impedanz zwischen Ableitung und Erde
(d.h. in diesem Fall dem Organismus)
• Zunahme der Impedanz der Elektroden mit der
Abnahme ihrer Oberfläche, d.h. Zunahme der
thermischen Störpotentialbildung in der
Elektrode (JOHNSON Rauschen)
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