• large-scale biosensor
• olfactory bulb circuit
• network electrophysiology
• olfactory spatiotemporal coding
• circuito del bulbo olfattivo
• elettrofisiologia
• biosensori su larga-scala
• codifica spaziotemporale

The olfactory bulb (OB) is a multi-layered structure that plays a crucial role in the olfactory system as the first relay station for olfactory perception. It dynamically tunes high-dimensional olfactory information from the olfactory epithelium and transmits it to higher brain areas. Conventional recording techniques lack adequate spatiotemporal resolution to investigate the dynamic mechanisms underlying information coding in the OB circuitry. This study obtained large-scale ex-vivo recordings from acute mouse OB slices using a novel biosignal sensing platform that integrates high-density CMOS-based microelectrode arrays (MEAs). This allowed for network-wide examinations of OB electrophysiological properties in different pharmacologically-induced activation conditions. Changes in multi-unit spiking activity and LFP oscillations were examined, and the impact of different drugs on network complexity and connectivity was assessed, providing a global and layer-specific characterization of the OB circuit. Furthermore, electrical stimuli were delivered to the OB, and the evoked responses were examined, revealing firing patterns that mimic the natural activation following a sensory input. Overall, this approach effectively describes the spatiotemporal dynamics of OB circuitry, and the findings of this study can have significant implications for advancements in neuromorphic olfaction and the development of biomimetic olfactory-based biosensors.

Il bulbo olfattivo (OB) svolge un ruolo cruciale nel sistema olfattivo come prima stazione di elaborazione della percezione olfattiva. Modula le informazioni multidimensionali provenienti dall’epitelio nasale e le trasmette alla corteccia cerebrale. Le tecniche tradizionali di registrazione neuronale non offrono una risoluzione spaziotemporale adeguata ad indagare i meccanismi di codifica delle informazioni nel circuito dell’OB. In questo studio, attraverso una nuova piattaforma che integra un array di microelettrodi ad alta densità basati su tecnologia CMOS, sono state ottenute registrazioni su larga scala dell’attività neuronale dell’OB di topo. Ciò ha consentito l’esplorazione delle proprietà elettrofisiologiche del circuito dell’OB in diversi trattamenti farmacologici. Sono state esaminate le variazioni dell'attività di spiking e delle oscillazioni di LFP, e sono state valutate le conseguenze dei diversi farmaci sulla complessità e la connettività della rete, fornendo una caratterizzazione globale e specifica dei diversi strati del circuito dell’OB. Inoltre, stimolando elettricamente l’OB ed esaminando le risposte evocate, sono stati rivelati pattern di attività bulbare che imitano l'attivazione naturale a seguito di uno stimolo sensoriale. L’approccio utilizzato in questo studio descrive efficacemente la dinamica del circuito dell’OB, con implicazioni significative nell’ingegneria neuromorfica e nello sviluppo di sensori biomimetici basati sull’olfatto.