Recent developments and future perspectives on neuroelectronic devices

Abstract Neuroscientific discoveries and the development of recording and stimulation tools are deeply connected. Over the past decades, the progress in seamlessly integrating such tools in the form of neuroelectronic devices has been tremendous. Here, we review recent advances and key aspects of this goal. Firstly, we illustrate improvements with respect to the coupling between cells/tissue and recording/stimulation electrodes. Thereafter, we cover attempts to mitigate the foreign body response by reducing the devices’ invasiveness. We follow up with a description of specialized electronic hardware aimed at the needs of bioelectronic applications. Lastly, we outline how additional modalities such as optical techniques or ultrasound could in the future be integrated into neuroelectronic implants. Zusammenfassung Neurowissenschaftliche Entdeckungen und die Entwicklung von Ableitungs- und Stimulationsmethoden sind stark verknüpft. Im Laufe der letzten Jahrzehnte hat sich ein immenser Fortschritt im Hinblick auf die nahtlose Integration solcher Methoden in Form von neuroelektronischen Schnittstellen ergeben. In diesem Artikel geben wir einen Überblick über aktuelle Entwicklungen in diesem Feld. Wir beleuchten zuerst Verbesserungen der Kopplung zwischen Zellen/Gewebe und Ableitungs- bzw. Stimulationselektroden. Danach betrachten wir Ansätze zur Vermeidung von Fremdkörperreaktionen durch eine reduzierte Invasivität der Schnittstellen. Anschließend beschreiben wir spezialisierte elektronische Hardware für bioelektronische Anwendungen. Zuletzt zeigen wir auf, wie neue Modalitäten z.B. durch optische Techniken oder Ultraschall zukünftig in neuroelektronische Implantate integriert werden könnten.