Brain–machine interfaces (BMIs) offer the potential for the development of communication tools between the brain and external devices. The current BMI technologies for recording and modulation of electric signals from the brain have made significant contributions to areas such as neuroscience, disease diagnosis, and rehabilitation. Next-generation BMIs require long-term stable recording and modulation of electrical signals from statistically significant neuron populations with millisecond single-cell spatiotemporal resolution. However, there are challenges to achieving this stability due to the mechanical and geometrical mismatches between electronics and the brain tissue. In addition, the requirement to achieve cell-type-specific neuromodulation and transmit and process the ever-increasing volume of data on-the-fly necessitates the implementation of smart electronics. In this review, we first summarize the requirements, challenges, and current limitations of BMIs. We then highlight three major approaches to the fabrication of flexible electronics as implantable electronics, aimed at enabling long-term stable and gliosis-free BMIs. The progress of multifunctional electronics for multimodal recording and modulation of cell-type-specific components in the brain is also discussed. Furthermore, we discuss the integration of wireless and closed-loop modulation, and on-chip processing as smart electronic components for BMIs. Finally, we examine the remaining challenges in this field and the future perspectives for how flexible and smart electronics can address these problems and continue to advance the field of BMIs.

1.
J. J.
Shih
,
D. J.
Krusienski
, and
J. R.
Wolpaw
,
Mayo Clin. Proc.
87
,
268
(
2012
).
2.
J. R.
Wolpaw
,
N.
Birbaumer
,
D. J.
McFarland
,
G.
Pfurtscheller
, and
T. M.
Vaughan
,
Clin. Neurophysiol.
113
,
767
(
2002
).
3.
4.
R. A.
Andersen
,
S.
Musallam
, and
B.
Pesaran
,
Curr. Opin. Neurobiol.
14
,
720
(
2004
).
5.
F. R.
Willett
,
D. T.
Avansino
,
L. R.
Hochberg
,
J. M.
Henderson
, and
K. V.
Shenoy
,
Nature
593
,
249
(
2021
).
6.
J. L.
Collinger
,
B.
Wodlinger
,
J. E.
Downey
,
W.
Wang
,
E. C.
Tyler-Kabara
,
D. J.
Weber
,
A. J.
McMorland
,
M.
Velliste
,
M. L.
Boninger
, and
A. B.
Schwartz
,
Lancet
381
,
557
(
2013
).
7.
L. R.
Hochberg
,
D.
Bacher
,
B.
Jarosiewicz
,
N. Y.
Masse
,
J. D.
Simeral
,
J.
Vogel
,
S.
Haddadin
,
J.
Liu
,
S. S.
Cash
,
P.
van der Smagt
, and
J. P.
Donoghue
,
Nature
485
,
372
(
2012
).
8.
G.
Deuschl
,
C.
Schade-Brittinger
,
P.
Krack
,
J.
Volkmann
,
H.
Schäfer
,
K.
Bötzel
,
C.
Daniels
,
A.
Deutschländer
,
U.
Dillmann
,
W.
Eisner
,
D.
Gruber
,
W.
Hamel
,
J.
Herzog
,
R.
Hilker
,
S.
Klebe
,
M.
Kloß
,
J.
Koy
,
M.
Krause
,
A.
Kupsch
,
D.
Lorenz
,
S.
Lorenzl
,
H. M.
Mehdorn
,
J. R.
Moringlane
,
W.
Oertel
,
M. O.
Pinsker
,
H.
Reichmann
,
A.
Reuß
,
G.-H.
Schneider
,
A.
Schnitzler
,
U.
Steude
,
V.
Sturm
,
L.
Timmermann
,
V.
Tronnier
,
T.
Trottenberg
,
L.
Wojtecki
,
E.
Wolf
,
W.
Poewe
, and
J.
Voges
,
N. Engl. J. Med.
355
,
896
(
2006
).
9.
S. J.
Nagel
and
I. M.
Najm
,
Neuromodulation: Technol. Neural Interface
12
,
270
(
2009
).
10.
M.
Vidailhet
,
L.
Vercueil
,
J.-L.
Houeto
,
P.
Krystkowiak
,
A.-L.
Benabid
,
P.
Cornu
,
C.
Lagrange
,
S.
Tézenas du Montcel
,
D.
Dormont
,
S.
Grand
,
S.
Blond
,
O.
Detante
,
B.
Pillon
,
C.
Ardouin
,
Y.
Agid
,
A.
Destée
, and
P.
Pollak
,
N. Engl. J. Med.
352
,
459
(
2005
).
11.
S.
Raspopovic
,
M.
Capogrosso
,
F. M.
Petrini
,
M.
Bonizzato
,
J.
Rigosa
,
G.
Di Pino
,
J.
Carpaneto
,
M.
Controzzi
,
T.
Boretius
,
E.
Fernandez
,
G.
Granata
,
C. M.
Oddo
,
L.
Citi
,
A. L.
Ciancio
,
C.
Cipriani
,
M. C.
Carrozza
,
W.
Jensen
,
E.
Guglielmelli
,
T.
Stieglitz
,
P. M.
Rossini
, and
S.
Micera
,
Sci. Transl. Med.
6
,
222ra19
(
2014
).
12.
D.
Oude Bos
and
B.
Reuderink
, “Brainbasher: a BCI game,” in
Extended Abstracts of the International Conference on Fun and Games
(
Eind-hoven University of Technology Eindhoven
,
2008
), pp.
36
39
.
13.
A.
Nijholt
and
D.
Tan
, in
Proceedings of the International Conference on Advances in Computer Entertainment Technology
(
Association for Computing Machinery
,
New York, NY
,
2007
), pp.
305
306
.
14.
A.
Nijholt
,
J. B.
Van Erp
, and
D. K.
Heylen
, in
Proceedings of the AISB Symposium on Brain Computer Interfaces and Human Computer Interaction: A Convergence of Ideas
(
Society for the Study of Artificial Intelligence and Simulation of Behaviour
,
2008
), pp.
32
35
.
15.
A.
Nijholt
,
D. P.-O.
Bos
, and
B.
Reuderink
,
Entertain. Comput.
1
,
85
(
2009
).
16.
I.
Lazarou
,
S.
Nikolopoulos
,
P. C.
Petrantonakis
,
I.
Kompatsiaris
, and
M.
Tsolaki
,
Front. Hum. Neurosci.
12
,
14
(
2018
).
17.
S.
Machado
,
F.
Araújo
,
F.
Paes
,
B.
Velasques
,
M.
Cunha
,
H.
Budde
,
L. F.
Basile
,
R.
Anghinah
,
O.
Arias-Carrión
,
M.
Cagy
,
R.
Piedade
,
T. A.
de Graaf
,
A. T.
Sack
, and
P.
Ribeiro
,
Rev. Neurosci.
21
,
451
(
2010
).
18.
G.
Schalk
and
E. C.
Leuthardt
,
IEEE Rev. Biomed. Eng.
4
,
140
(
2011
).
19.
K. J.
Miller
,
D.
Hermes
, and
N. P.
Staff
,
Neurosurg. Focus
49
,
E2
(
2020
).
20.
A.
Jackson
and
T. M.
Hall
,
IEEE Trans. Neural Syst. Rehabil. Eng.
25
,
1705
(
2016
).
21.
N. A.
Steinmetz
,
C.
Aydin
,
A.
Lebedeva
,
M.
Okun
,
M.
Pachitariu
,
M.
Bauza
,
M.
Beau
,
J.
Bhagat
,
C.
Böhm
,
M.
Broux
,
S.
Chen
,
J.
Colonell
,
R. J.
Gardner
,
B.
Karsh
,
F.
Kloosterman
,
D.
Kostadinov
,
C.
Mora-Lopez
,
J.
O'Callaghan
,
J.
Park
,
J.
Putzeys
,
B.
Sauerbrei
,
R. J. J.
van Daal
,
A. Z.
Vollan
,
S.
Wang
,
M.
Welkenhuysen
,
Z.
Ye
,
J. T.
Dudman
,
B.
Dutta
,
A. W.
Hantman
,
K. D.
Harris
,
A. K.
Lee
,
E. I.
Moser
,
J.
O'Keefe
,
A.
Renart
,
K.
Svoboda
,
M.
Häusser
,
S.
Haesler
,
M.
Carandini
, and
T. D.
Harris
,
Science
372
,
eabf4588
(
2021
).
22.
Y.
Ikegaya
,
G.
Aaron
,
R.
Cossart
,
D.
Aronov
,
I.
Lampl
,
D.
Ferster
, and
R.
Yuste
,
Science
304
,
559
(
2004
).
23.
M. A.
Smith
and
M. A.
Sommer
,
J. Neurosci.
33
,
5422
(
2013
).
24.
J. P.
Seymour
and
D. R.
Kipke
,
Biomaterials
28
,
3594
(
2007
).
25.
R.
Biran
,
D. C.
Martin
, and
P. A.
Tresco
,
Exp. Neurol.
195
,
115
(
2005
).
26.
A.
Gilletti
and
J.
Muthuswamy
,
J. Neural Eng.
3
,
189
(
2006
).
27.
J.
Liu
,
T.-M.
Fu
,
Z.
Cheng
,
G.
Hong
,
T.
Zhou
,
L.
Jin
,
M.
Duvvuri
,
Z.
Jiang
,
P.
Kruskal
,
C.
Xie
,
Z.
Suo
,
Y.
Fang
, and
C. M.
Lieber
,
Nat. Nanotechnol.
10
,
629
(
2015
).
28.
E.
Song
,
J.
Li
,
S. M.
Won
,
W.
Bai
, and
J. A.
Rogers
,
Nat. Mater.
19
,
590
(
2020
).
29.
J.
Viventi
,
D.-H.
Kim
,
L.
Vigeland
,
E. S.
Frechette
,
J. A.
Blanco
,
Y.-S.
Kim
,
A. E.
Avrin
,
V. R.
Tiruvadi
,
S.-W.
Hwang
,
A. C.
Vanleer
,
D. F.
Wulsin
,
K.
Davis
,
C. E.
Gelber
,
L.
Palmer
,
J.
Van der Spiegel
,
J.
Wu
,
J.
Xiao
,
Y.
Huang
,
D.
Contreras
,
J. A.
Rogers
, and
B.
Litt
,
Nat. Neurosci.
14
,
1599
(
2011
).
30.
D.-H.
Kim
,
J.-H.
Ahn
,
W. M.
Choi
,
H.-S.
Kim
,
T.-H.
Kim
,
J.
Song
,
Y. Y.
Huang
,
Z.
Liu
,
C.
Lu
, and
J. A.
Rogers
,
Science
320
,
507
(
2008
).
31.
D.
Khodagholy
,
J. N.
Gelinas
,
T.
Thesen
,
W.
Doyle
,
O.
Devinsky
,
G. G.
Malliaras
, and
G.
Buzsáki
,
Nat. Neurosci.
18
,
310
(
2015
).
32.
J.
Liu
,
C.
Xie
,
X.
Dai
,
L.
Jin
,
W.
Zhou
, and
C. M.
Lieber
,
Proc. Natl. Acad. Sci.
110
,
6694
(
2013
).
33.
T.-M.
Fu
,
G.
Hong
,
T.
Zhou
,
T. G.
Schuhmann
,
R. D.
Viveros
, and
C. M.
Lieber
,
Nat. Methods
13
,
875
(
2016
).
34.
H.
Zeng
and
J. R.
Sanes
,
Nat. Rev. Neurosci.
18
,
530
(
2017
).
35.
F.
Wu
,
E.
Stark
,
P.-C.
Ku
,
K. D.
Wise
,
G.
Buzsáki
, and
E.
Yoon
,
Neuron
88
,
1136
(
2015
).
36.
T.
Kim
,
J. G.
McCall
,
Y. H.
Jung
,
X.
Huang
,
E. R.
Siuda
,
Y.
Li
,
J.
Song
,
Y. M.
Song
,
H. A.
Pao
,
R.-H.
Kim
,
C.
Lu
,
S. D.
Lee
,
I.-S.
Song
,
G.
Shin
,
R.
Al-Hasani
,
S.
Kim
,
M. P.
Tan
,
Y.
Huang
,
F. G.
Omenetto
,
J. A.
Rogers
, and
M. R.
Bruchas
,
Science
340
,
211
(
2013
).
37.
C.
Kathe
,
F.
Michoud
,
P.
Schönle
,
A.
Rowald
,
N.
Brun
,
J.
Ravier
,
I.
Furfaro
,
V.
Paggi
,
K.
Kim
,
S.
Soloukey
,
L.
Asboth
,
T. H.
Hutson
,
I.
Jelescu
,
A.
Philippides
,
N.
Alwahab
,
J.
Gandar
,
D.
Huber
,
C. I.
De Zeeuw
,
Q.
Barraud
,
Q.
Huang
,
S. P.
Lacour
, and
G.
Courtine
,
Nat. Biotechnol.
40
,
198
(
2022
).
38.
S.
Park
,
Y.
Guo
,
X.
Jia
,
H. K.
Choe
,
B.
Grena
,
J.
Kang
,
J.
Park
,
C.
Lu
,
A.
Canales
,
R.
Chen
,
Y. S.
Yim
,
G. B.
Choi
,
Y.
Fink
, and
P.
Anikeeva
,
Nat. Neurosci.
20
,
612
(
2017
).
39.
J.-W.
Jeong
,
J. G.
McCall
,
G.
Shin
,
Y.
Zhang
,
R.
Al-Hasani
,
M.
Kim
,
S.
Li
,
J. Y.
Sim
,
K.-I.
Jang
,
Y.
Shi
,
D. Y.
Hong
,
Y.
Liu
,
G. P.
Schmitz
,
L.
Xia
,
Z.
He
,
P.
Gamble
,
W. Z.
Ray
,
Y.
Huang
,
M. R.
Bruchas
, and
J. A.
Rogers
,
Cell
162
,
662
(
2015
).
40.
R.
Qazi
,
A. M.
Gomez
,
D. C.
Castro
,
Z.
Zou
,
J. Y.
Sim
,
Y.
Xiong
,
J.
Abdo
,
C. Y.
Kim
,
A.
Anderson
,
F.
Lohner
,
S.-H.
Byun
,
B.
Chul Lee
,
K.-I.
Jang
,
J.
Xiao
,
M. R.
Bruchas
, and
J.-W.
Jeong
,
Nat. Biomed. Eng.
3
,
655
(
2019
).
41.
E. M.
Schmidt
,
Ann. Biomed. Eng.
8
,
339
(
1980
).
42.
D.
Jaeger
,
S.
Gilman
, and
J.
Wayne Aldridge
,
J. Neurosci. Methods
32
,
143
(
1990
).
43.
P.
Fromherz
, “Joining microelectronics and microionics: Nerve cells and brain tissue on semiconductor chips,” in
ESSDERC 2007–37th European Solid State Device Research Conference
(IEEE,
2007
), pp.
36
45
.
44.
Q.
Qing
,
S. K.
Pal
,
B.
Tian
,
X.
Duan
,
B. P.
Timko
,
T.
Cohen-Karni
,
V. N.
Murthy
, and
C. M.
Lieber
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
107
,
1882
(
2010
).
45.
Y.
Bando
,
C.
Grimm
,
V. H.
Cornejo
, and
R.
Yuste
,
BMC Biol.
17
,
71
(
2019
).
46.
J.
Abbott
,
T.
Ye
,
K.
Krenek
,
R. S.
Gertner
,
S.
Ban
,
Y.
Kim
,
L.
Qin
,
W.
Wu
,
H.
Park
, and
D.
Ham
,
Nat. Biomed. Eng.
4
,
232
(
2020
).
47.
B.
Lefebvre
,
P.
Yger
, and
O.
Marre
,
J. Physiol.-Paris
110
,
327
(
2016
).
48.
P.
Yger
,
G. L.
Spampinato
,
E.
Esposito
,
B.
Lefebvre
,
S.
Deny
,
C.
Gardella
,
M.
Stimberg
,
F.
Jetter
,
G.
Zeck
,
S.
Picaud
,
J.
Duebel
, and
O.
Marre
,
ELife
7
,
e34518
(
2018
).
49.
M.
Zhang
,
Z.
Tang
,
X.
Liu
, and
J.
Van der Spiegel
,
Nat. Electron.
3
,
191
(
2020
).
50.
W.
Li
,
D.
Rodger
,
P.
Menon
, and
Y.-C.
Tai
,
ECS Trans.
11
,
1
(
2008
).
51.
M.
Peuster
,
Biomaterials
24
,
4057
(
2003
).
52.
E.
Patrick
,
M. E.
Orazem
,
J. C.
Sanchez
, and
T.
Nishida
,
J. Neurosci. Methods
198
,
158
(
2011
).
53.
A.
Wang
,
X.
Liang
,
J. P.
McAllister
 II
,
J.
Li
,
K.
Brabant
,
C.
Black
,
P.
Finlayson
,
T.
Cao
,
H.
Tang
,
S. O.
Salley
,
G. W.
Auner
, and
K. Y.
Simon Ng
,
J. Biomed. Mater. Res. Part A
81A
,
363
(
2007
).
54.
C.
Leighton
,
Nat. Mater.
18
,
13
(
2019
).
55.
B.
Nketia-Yawson
,
H.
Ahn
, and
J. W.
Jo
,
Adv. Funct. Mater.
32
,
2108215
(
2022
).
56.
C.
Cea
,
G. D.
Spyropoulos
,
P.
Jastrzebska-Perfect
,
J. J.
Ferrero
,
J. N.
Gelinas
, and
D.
Khodagholy
,
Nat. Mater.
19
,
679
(
2020
).
57.
X.
Xie
,
L.
Rieth
,
L.
Williams
,
S.
Negi
,
R.
Bhandari
,
R.
Caldwell
,
R.
Sharma
,
P.
Tathireddy
, and
F.
Solzbacher
,
J. Neural Eng.
11
,
026016
(
2014
).
58.
J. E.
Chung
,
H. R.
Joo
,
J. L.
Fan
,
D. F.
Liu
,
A. H.
Barnett
,
S.
Chen
,
C.
Geaghan-Breiner
,
M. P.
Karlsson
,
M.
Karlsson
,
K. Y.
Lee
,
H.
Liang
,
J. F.
Magland
,
J. A.
Pebbles
,
A. C.
Tooker
,
L. F.
Greengard
,
V. M.
Tolosa
, and
L. M.
Frank
,
Neuron
101
,
21
(
2019
).
59.
N.
Sharafkhani
,
A. Z.
Kouzani
,
S. D.
Adams
,
J. M.
Long
,
G.
Lissorgues
,
L.
Rousseau
, and
J. O.
Orwa
,
J. Neurosci. Methods
365
,
109388
(
2022
).
60.
A. M.
Lozano
,
N.
Lipsman
,
H.
Bergman
,
P.
Brown
,
S.
Chabardes
,
J. W.
Chang
,
K.
Matthews
,
C. C.
McIntyre
,
T. E.
Schlaepfer
,
M.
Schulder
,
Y.
Temel
,
J.
Volkmann
, and
J. K.
Krauss
,
Nat. Rev. Neurol.
15
,
148
(
2019
).
61.
M. L.
Kringelbach
,
N.
Jenkinson
,
S. L. F.
Owen
, and
T. Z.
Aziz
,
Nat. Rev. Neurosci.
8
,
623
(
2007
).
62.
R.
Daneman
and
A.
Prat
,
Cold Spring Harb. Perspect. Biol.
7
,
a020412
(
2015
).
63.
P.
Carmeliet
and
B.
De Strooper
,
Nature
485
,
451
(
2012
).
64.
B.
Engelhardt
and
R. M.
Ransohoff
,
Trends Immunol.
33
,
579
(
2012
).
65.
T. D. Y.
Kozai
,
A. S.
Jaquins-Gerstl
,
A. L.
Vazquez
,
A. C.
Michael
, and
X. T.
Cui
,
ACS Chem. Neurosci.
6
,
48
(
2015
).
66.
S. P.
Lacour
,
G.
Courtine
, and
J.
Guck
,
Nat. Rev. Mater.
1
,
16063
(
2016
).
67.
J. W.
Salatino
,
K. A.
Ludwig
,
T. D. Y.
Kozai
, and
E. K.
Purcell
,
Nat. Biomed. Eng.
1
,
862
(
2017
).
68.
E.
Masvidal-Codina
,
X.
Illa
,
M.
Dasilva
,
A. B.
Calia
,
T.
Dragojević
,
E. E.
Vidal-Rosas
,
E.
Prats-Alfonso
,
J.
Martínez-Aguilar
,
J. M.
De la Cruz
,
R.
Garcia-Cortadella
,
P.
Godignon
,
G.
Rius
,
A.
Camassa
,
E.
Del Corro
,
J.
Bousquet
,
C.
Hébert
,
T.
Durduran
,
R.
Villa
,
M. V.
Sanchez-Vives
,
J. A.
Garrido
, and
A.
Guimerà-Brunet
,
Nat. Mater.
18
,
280
(
2019
).
69.
I. R.
Minev
,
P.
Musienko
,
A.
Hirsch
,
Q.
Barraud
,
N.
Wenger
,
E. M.
Moraud
,
J.
Gandar
,
M.
Capogrosso
,
T.
Milekovic
,
L.
Asboth
,
R. F.
Torres
,
N.
Vachicouras
,
Q.
Liu
,
N.
Pavlova
,
S.
Duis
,
A.
Larmagnac
,
J.
Vörös
,
S.
Micera
,
Z.
Suo
,
G.
Courtine
, and
S. P.
Lacour
,
Science
347
,
159
(
2015
).
70.
Y.
Jiang
,
Z.
Zhang
,
Y.-X.
Wang
,
D.
Li
,
C.-T.
Coen
,
E.
Hwaun
,
G.
Chen
,
H.-C.
Wu
,
D.
Zhong
,
S.
Niu
,
W.
Wang
,
A.
Saberi
,
J.-C.
Lai
,
Y.
Wu
,
Y.
Wang
,
A. A.
Trotsyuk
,
K. Y.
Loh
,
C.-C.
Shih
,
W.
Xu
,
K.
Liang
,
K.
Zhang
,
Y.
Bai
,
G.
Gurusankar
,
W.
Hu
,
W.
Jia
,
Z.
Cheng
,
R. H.
Dauskardt
,
G. C.
Gurtner
,
J. B.-H.
Tok
,
K.
Deisseroth
,
I.
Soltesz
, and
Z.
Bao
,
Science
375
,
1411
(
2022
).
71.
S.
Zhao
,
X.
Tang
,
W.
Tian
, et al, “Tracking neural activity from the same cells during the entire adult life of mice,”
Nat. Neurosci.
(published online, 2023).
72.
X.
Yang
,
T.
Zhou
,
T. J.
Zwang
,
G.
Hong
,
Y.
Zhao
,
R. D.
Viveros
,
T.-M.
Fu
,
T.
Gao
, and
C. M.
Lieber
,
Nat. Mater.
18
,
510
(
2019
).
73.
G.
Hong
and
C. M.
Lieber
,
Nat. Rev. Neurosci.
20
,
330
(
2019
).
74.
X.
Duan
,
R.
Gao
,
P.
Xie
,
T.
Cohen-Karni
,
Q.
Qing
,
H. S.
Choe
,
B.
Tian
,
X.
Jiang
, and
C. M.
Lieber
,
Nat. Nanotechnol.
7
,
174
(
2012
).
75.
P. B.
Kruskal
,
Z.
Jiang
,
T.
Gao
, and
C. M.
Lieber
,
Neuron
86
,
21
(
2015
).
76.
P.
Berens
,
G.
Keliris
,
A.
Ecker
,
N.
Logothetis
, and
A.
Tolias
,
Front. Neurosci.
2
,
37
(
2008
).
77.
M.
Ganji
,
A. C.
Paulk
,
J. C.
Yang
,
N. W.
Vahidi
,
S. H.
Lee
,
R.
Liu
,
L.
Hossain
,
E. M.
Arneodo
,
M.
Thunemann
,
M.
Shigyo
,
A.
Tanaka
,
S. B.
Ryu
,
S. W.
Lee
,
Y.
Tchoe
,
M.
Marsala
,
A.
Devor
,
D. R.
Cleary
,
J. R.
Martin
,
H.
Oh
,
V.
Gilja
,
T. Q.
Gentner
,
S. I.
Fried
,
E.
Halgren
,
S. S.
Cash
, and
S. A.
Dayeh
,
Nano Lett.
19
,
6244
(
2019
).
78.
L.
Luan
,
X.
Wei
,
Z.
Zhao
,
J. J.
Siegel
,
O.
Potnis
,
C. A.
Tuppen
,
S.
Lin
,
S.
Kazmi
,
R. A.
Fowler
,
S.
Holloway
,
A. K.
Dunn
,
R. A.
Chitwood
, and
C.
Xie
,
Sci. Adv.
3
,
e1601966
(
2017
).
79.
Z.
Zhao
,
G. D.
Spyropoulos
,
C.
Cea
,
J. N.
Gelinas
, and
D.
Khodagholy
,
Sci. Adv.
8
,
eabm7851
(
2022
).
80.
D. C.
Kim
,
H. J.
Shim
,
W.
Lee
,
J. H.
Koo
, and
D.-H.
Kim
,
Adv. Mater.
32
,
1902743
(
2020
).
81.
J.
Liu
,
X.
Zhang
,
Y.
Liu
,
M.
Rodrigo
,
P. D.
Loftus
,
J.
Aparicio-Valenzuela
,
J.
Zheng
,
T.
Pong
,
K. J.
Cyr
,
M.
Babakhanian
,
J.
Hasi
,
J.
Li
,
Y.
Jiang
,
C. J.
Kenney
,
P. J.
Wang
,
A. M.
Lee
, and
Z.
Bao
,
Proc. Natl. Acad. Sci.
117
,
14769
(
2020
).
82.
Y.
Wang
,
C.
Zhu
,
R.
Pfattner
,
H.
Yan
,
L.
Jin
,
S.
Chen
,
F.
Molina-Lopez
,
F.
Lissel
,
J.
Liu
,
N. I.
Rabiah
,
Z.
Chen
,
J. W.
Chung
,
C.
Linder
,
M. F.
Toney
,
B.
Murmann
, and
Z.
Bao
,
Sci. Adv.
3
,
e1602076
(
2017
).
83.
Y.
Liu
,
J.
Liu
,
S.
Chen
,
T.
Lei
,
Y.
Kim
,
S.
Niu
,
H.
Wang
,
X.
Wang
,
A. M.
Foudeh
,
J. B.-H.
Tok
, and
Z.
Bao
,
Nat. Biomed. Eng.
3
,
58
(
2019
).
84.
B.
Chu
,
W.
Burnett
,
J. W.
Chung
, and
Z.
Bao
,
Nature
549
,
328
(
2017
).
85.
D.
Khodagholy
,
T.
Doublet
,
P.
Quilichini
,
M.
Gurfinkel
,
P.
Leleux
,
A.
Ghestem
,
E.
Ismailova
,
T.
Hervé
,
S.
Sanaur
,
C.
Bernard
, and
G. G.
Malliaras
,
Nat. Commun.
4
,
1575
(
2013
).
86.
M.
Berggren
and
A.
Richter-Dahlfors
,
Adv. Mater.
19
,
3201
(
2007
).
87.
T.
Someya
,
Z.
Bao
, and
G. G.
Malliaras
,
Nature
540
,
379
(
2016
).
88.
J.
Rivnay
,
R. M.
Owens
, and
G. G.
Malliaras
,
Chem. Mater.
26
,
679
(
2014
).
89.
S.
Inal
,
J.
Rivnay
,
A.-O.
Suiu
,
G. G.
Malliaras
, and
I.
McCulloch
,
Acc. Chem. Res.
51
,
1368
(
2018
).
90.
R.
Chen
,
A.
Canales
, and
P.
Anikeeva
,
Nat. Rev. Mater.
2
,
16093
(
2017
).
91.
J.
Rivnay
,
S.
Inal
,
A.
Salleo
,
R. M.
Owens
,
M.
Berggren
, and
G. G.
Malliaras
,
Nat. Rev. Mater.
3
,
17086
(
2018
).
92.
J.
Rivnay
,
P.
Leleux
,
M.
Ferro
,
M.
Sessolo
,
A.
Williamson
,
D. A.
Koutsouras
,
D.
Khodagholy
,
M.
Ramuz
,
X.
Strakosas
,
R. M.
Owens
,
C.
Benar
,
J.-M.
Badier
,
C.
Bernard
, and
G. G.
Malliaras
,
Sci. Adv.
1
,
e1400251
(
2015
).
93.
Y.
Kim
,
A.
Chortos
,
W.
Xu
,
Y.
Liu
,
J. Y.
Oh
,
D.
Son
,
J.
Kang
,
A. M.
Foudeh
,
C.
Zhu
,
Y.
Lee
,
S.
Niu
,
J.
Liu
,
R.
Pfattner
,
Z.
Bao
, and
T.-W.
Lee
,
Science
360
,
998
(
2018
).
94.
S.
Budday
,
R.
Nay
,
R.
de Rooij
,
P.
Steinmann
,
T.
Wyrobek
,
T. C.
Ovaert
, and
E.
Kuhl
,
J. Mech. Behav. Biomed. Mater.
46
,
318
(
2015
).
95.
Y.
Kato
,
S.
Furukawa
,
K.
Samejima
,
N.
Hironaka
, and
M.
Kashino
,
Front. Neuroeng.
5
,
11
(
2012
).
96.
E.
Dauzon
,
A. E.
Mansour
,
M. R.
Niazi
,
R.
Munir
,
D.-M.
Smilgies
,
X.
Sallenave
,
C.
Plesse
,
F.
Goubard
, and
A.
Amassian
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
11
,
17570
(
2019
).
97.
K.
Liu
,
X.
Zhang
,
D.
Zhao
,
R.
Bai
,
Y.
Wang
,
X.
Yang
,
J.
Zhao
,
H.
Zhang
,
W.
Yu
, and
X.
Yan
,
Fundam. Res.
(in press) (2022).
98.
99.
D. A.
Mengistie
,
P.-C.
Wang
, and
C.-W.
Chu
,
J. Mater. Chem. A
1
,
9907
(
2013
).
100.
B.
Tian
,
T.
Cohen-Karni
,
Q.
Qing
,
X.
Duan
,
P.
Xie
, and
C. M.
Lieber
,
Science
329
,
830
(
2010
).
101.
Y.
Park
,
C. K.
Franz
,
H.
Ryu
,
H.
Luan
,
K. Y.
Cotton
,
J. U.
Kim
,
T. S.
Chung
,
S.
Zhao
,
A.
Vazquez-Guardado
,
D. S.
Yang
,
K.
Li
,
R.
Avila
,
J. K.
Phillips
,
M. J.
Quezada
,
H.
Jang
,
S. S.
Kwak
,
S. M.
Won
,
K.
Kwon
,
H.
Jeong
,
A. J.
Bandodkar
,
M.
Han
,
H.
Zhao
,
G. R.
Osher
,
H.
Wang
,
K.
Lee
,
Y.
Zhang
,
Y.
Huang
,
J. D.
Finan
, and
J. A.
Rogers
,
Sci. Adv.
7
,
eabf9153
(
2021
).
102.
T.
Zhou
,
G.
Hong
,
T.-M.
Fu
,
X.
Yang
,
T. G.
Schuhmann
,
R. D.
Viveros
, and
C. M.
Lieber
,
Proc. Natl. Acad. Sci.
114
,
5894
(
2017
).
103.
G.
Hong
,
X.
Yang
,
T.
Zhou
, and
C. M.
Lieber
,
Curr. Opin. Neurobiol.
50
,
33
(
2018
).
104.
J.
Rivnay
,
H.
Wang
,
L.
Fenno
,
K.
Deisseroth
, and
G. G.
Malliaras
,
Sci. Adv.
3
,
e1601649
(
2017
).
105.
G.
Hong
,
T.-M.
Fu
,
M.
Qiao
,
R. D.
Viveros
,
X.
Yang
,
T.
Zhou
,
J. M.
Lee
,
H.-G.
Park
,
J. R.
Sanes
, and
C. M.
Lieber
,
Science
360
,
1447
(
2018
).
106.
E. S.
Boyden
,
F.
Zhang
,
E.
Bamberg
,
G.
Nagel
, and
K.
Deisseroth
,
Nat. Neurosci.
8
,
1263
(
2005
).
107.
K.
Deisseroth
,
Nat. Methods
8
,
26
(
2011
).
108.
V.
Emiliani
,
E.
Entcheva
,
R.
Hedrich
,
P.
Hegemann
,
K. R.
Konrad
,
C.
Lüscher
,
M.
Mahn
,
Z.-H.
Pan
,
R. R.
Sims
,
J.
Vierock
, and
O.
Yizhar
,
Nat. Rev. Methods Primers
2
,
55
(
2022
).
109.
M.
Häusser
,
Nat. Methods
11
,
1012
(
2014
).
110.
G.
Forkmann
and
B.
Dangelmayr
,
Biochem. Genet.
18
,
519
(
1980
).
111.
G. M.
Alexander
,
S. C.
Rogan
,
A. I.
Abbas
,
B. N.
Armbruster
,
Y.
Pei
,
J. A.
Allen
,
R. J.
Nonneman
,
J.
Hartmann
,
S. S.
Moy
,
M. A.
Nicolelis
,
J. O.
McNamara
, and
B. L.
Roth
,
Neuron
63
,
27
(
2009
).
112.
J. L.
Gomez
,
J.
Bonaventura
,
W.
Lesniak
,
W. B.
Mathews
,
P.
Sysa-Shah
,
L. A.
Rodriguez
,
R. J.
Ellis
,
C. T.
Richie
,
B. K.
Harvey
,
R. F.
Dannals
,
M. G.
Pomper
,
A.
Bonci
, and
M.
Michaelides
,
Science
357
,
503
(
2017
).
114.
S. M.
Sternson
and
B. L.
Roth
,
Annu. Rev. Neurosci.
37
,
387
(
2014
).
115.
Y.
Yang
,
M.
Wu
,
A.
Vázquez-Guardado
,
A. J.
Wegener
,
J. G.
Grajales-Reyes
,
Y.
Deng
,
T.
Wang
,
R.
Avila
,
J. A.
Moreno
,
S.
Minkowicz
,
V.
Dumrongprechachan
,
J.
Lee
,
S.
Zhang
,
A. A.
Legaria
,
Y.
Ma
,
S.
Mehta
,
D.
Franklin
,
L.
Hartman
,
W.
Bai
,
M.
Han
,
H.
Zhao
,
W.
Lu
,
Y.
Yu
,
X.
Sheng
,
A.
Banks
,
X.
Yu
,
Z. R.
Donaldson
,
R. W.
Gereau
,
C. H.
Good
,
Z.
Xie
,
Y.
Huang
,
Y.
Kozorovitskiy
, and
J. A.
Rogers
,
Nat. Neurosci.
24
,
1035
(
2021
).
116.
J. D.
Simeral
,
T.
Hosman
,
J.
Saab
,
S. N.
Flesher
,
M.
Vilela
,
B.
Franco
,
J. N.
Kelemen
,
D. M.
Brandman
,
J. G.
Ciancibello
,
P. G.
Rezaii
,
E. N.
Eskandar
,
D. M.
Rosler
,
K. V.
Shenoy
,
J. M.
Henderson
,
A. V.
Nurmikko
, and
L. R.
Hochberg
,
IEEE Trans. Biomed. Eng.
68
,
2313
(
2021
).
117.
J.
Yoo
and
M.
Shoaran
,
Curr. Opin. Biotechnol.
72
,
95
(
2021
).
118.
S.
Burwell
,
M.
Sample
, and
E.
Racine
,
BMC Med. Ethics
18
,
60
(
2017
).
119.
D. A.
Borton
,
M.
Yin
,
J.
Aceros
, and
A.
Nurmikko
,
J. Neural Eng.
10
,
026010
(
2013
).
120.
C. A.
Chestek
,
V.
Gilja
,
P.
Nuyujukian
,
R. J.
Kier
,
F.
Solzbacher
,
S. I.
Ryu
,
R. R.
Harrison
, and
K. V.
Shenoy
,
IEEE Trans. Neural Syst. Rehabil. Eng.
17
,
330
(
2009
).
121.
E.
Musk
and
Neuralink,
J. Med. Internet Res.
21
,
e16194
(
2019
).
122.
N.
Even-Chen
,
D. G.
Muratore
,
S. D.
Stavisky
,
L. R.
Hochberg
,
J. M.
Henderson
,
B.
Murmann
, and
K. V.
Shenoy
,
Nat. Biomed. Eng.
4
,
984
(
2020
).
123.
M.
Shoaran
,
M. M.
Lopez
,
V. S. R.
Pasupureddi
,
Y.
Leblebici
, and
A.
Schmid
, in
Proceedings of the IEEE International Symposium on Circuits and Systems ISCAS
(
IEEE
,
2013
), pp.
2191
2194
.
124.
C.
Aprile
,
K.
Ture
,
L.
Baldassarre
,
M.
Shoaran
,
G.
Yilmaz
,
F.
Maloberti
,
C.
Dehollain
,
Y.
Leblebici
, and
V.
Cevher
,
IEEE Trans. Circuits Syst. I Regul. Pap.
65
,
3929
(
2018
).
125.
A. K.
Bansal
,
C. E.
Vargas-Irwin
,
W.
Truccolo
, and
J. P.
Donoghue
,
J. Neurophysiol.
105
,
1603
(
2011
).
126.
M.
Mollazadeh
,
V.
Aggarwal
,
A. G.
Davidson
,
A. J.
Law
,
N. V.
Thakor
, and
M. H.
Schieber
,
J. Neurosci.
31
,
15531
(
2011
).
127.
S. R.
Nason
,
A. K.
Vaskov
,
M. S.
Willsey
,
E. J.
Welle
,
H.
An
,
P. P.
Vu
,
A. J.
Bullard
,
C. S.
Nu
,
J. C.
Kao
,
K. V.
Shenoy
,
T.
Jang
,
H.-S.
Kim
,
D.
Blaauw
,
P. G.
Patil
, and
C. A.
Chestek
,
Nat. Biomed. Eng.
4
,
973
(
2020
).
128.
J.
Ausra
,
M.
Wu
,
X.
Zhang
,
A.
Vázquez-Guardado
,
P.
Skelton
,
R.
Peralta
,
R.
Avila
,
T.
Murickan
,
C. R.
Haney
,
Y.
Huang
,
J. A.
Rogers
,
Y.
Kozorovitskiy
, and
P.
Gutruf
,
Proc. Natl. Acad. Sci.
118
,
e2025775118
(
2021
).
129.
C. T.
Wentz
,
J. G.
Bernstein
,
P.
Monahan
,
A.
Guerra
,
A.
Rodriguez
, and
E. S.
Boyden
,
J. Neural Eng.
8
,
046021
(
2011
).
130.
Y.
Rajavi
,
M.
Taghivand
,
K.
Aggarwal
,
A.
Ma
, and
A. S. Y.
Poon
,
IEEE J. Solid-State Circuits
52
,
1221
(
2017
).
131.
K. T.
Settaluri
,
H.
Lo
, and
R. J.
Ram
,
J. Electron. Mater.
41
,
984
(
2012
).
132.
G.-T.
Hwang
,
Y.
Kim
,
J.-H.
Lee
,
S.
Oh
,
C.
Kyu Jeong
,
D. Y.
Park
,
J.
Ryu
,
H.
Kwon
,
S.-G.
Lee
,
B.
Joung
,
D.
Kim
, and
K.
Jae Lee
,
Energy Environ. Sci.
8
,
2677
(
2015
).
133.
U.-M.
Jow
,
P.
McMenamin
,
M.
Kiani
,
J. R.
Manns
, and
M.
Ghovanloo
,
IEEE Trans. Biomed. Eng.
61
,
139
(
2014
).
134.
J. S.
Ho
,
Y.
Tanabe
,
S. M.
Iyer
,
A. J.
Christensen
,
L.
Grosenick
,
K.
Deisseroth
,
S. L.
Delp
, and
A. S. Y.
Poon
,
Phys. Rev. Appl.
4
,
024001
(
2015
).
135.
S. M.
Won
,
L.
Cai
,
P.
Gutruf
, and
J. A.
Rogers
,
Nat. Biomed. Eng.
1
,
1
19
(
2021
).
136.
X.
Liu
,
M.
Zhang
,
A. G.
Richardson
,
T. H.
Lucas
, and
J.
Van der Spiegel
,
IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst.
11
,
729
(
2017
).
137.
A.
Zhou
,
S. R.
Santacruz
,
B. C.
Johnson
,
G.
Alexandrov
,
A.
Moin
,
F. L.
Burghardt
,
J. M.
Rabaey
,
J. M.
Carmena
, and
R.
Muller
,
Nat. Biomed. Eng.
3
,
15
(
2019
).
138.
C.-H.
Cheng
,
P.-Y.
Tsai
,
T.-Y.
Yang
,
W.-H.
Cheng
,
T.-Y.
Yen
,
Z.
Luo
,
X.-H.
Qian
,
Z.-X.
Chen
,
T.-H.
Lin
,
W.-H.
Chen
,
W.-M.
Chen
,
S.-F.
Liang
,
F.-Z.
Shaw
,
C.-S.
Chang
,
Y.-L.
Hsin
,
C.-Y.
Lee
,
M.-D.
Ker
, and
C.-Y.
Wu
,
IEEE J. Solid-State Circuits
53
,
3314
(
2018
).
139.
Y.
Yang
,
S.
Boling
, and
A. J.
Mason
,
IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst.
11
,
743
(
2017
).
140.
P.
Le Floch
,
N.
Molinari
,
K.
Nan
,
S.
Zhang
,
B.
Kozinsky
,
Z.
Suo
, and
J.
Liu
,
Nano Lett.
20
,
224
(
2020
).
141.
E.
Ho
,
M.
Hettick
,
D.
Papageorgiou
,
A. J.
Poole
,
M.
Monge
,
M.
Vomero
,
K. R.
Gelman
,
T.
Hanson
,
V.
Tolosa
,
M.
Mager
, and
B. I.
Rapoport
, bioRxiv.
142.
S. H.
Lee
,
M.
Thunemann
,
K.
Lee
,
D. R.
Cleary
,
K. J.
Tonsfeldt
,
H.
Oh
,
F.
Azzazy
,
Y.
Tchoe
,
A. M.
Bourhis
,
L.
Hossain
,
Y. G.
Ro
,
A.
Tanaka
,
K.
Kılıç
,
A.
Devor
, and
S. A.
Dayeh
,
Adv. Funct. Mater.
32
,
2112045
(
2022
).
143.
Y.
Tchoe
,
A. M.
Bourhis
,
D. R.
Cleary
,
B.
Stedelin
,
J.
Lee
,
K. J.
Tonsfeldt
,
E. C.
Brown
,
D. A.
Siler
,
A. C.
Paulk
,
J. C.
Yang
,
H.
Oh
,
Y. G.
Ro
,
K.
Lee
,
S. M.
Russman
,
M.
Ganji
,
I.
Galton
,
S.
Ben-Haim
,
A. M.
Raslan
, and
S. A.
Dayeh
,
Sci. Transl. Med.
14
,
eabj1441
(
2022
).
144.
X.
Wei
,
L.
Luan
,
Z.
Zhao
,
X.
Li
,
H.
Zhu
,
O.
Potnis
, and
C.
Xie
,
Adv. Sci.
5
,
1700625
(
2018
).
145.
Z.
Liu
,
J.
Tang
,
B.
Gao
,
P.
Yao
,
X.
Li
,
D.
Liu
,
Y.
Zhou
,
H.
Qian
,
B.
Hong
, and
H.
Wu
,
Nat. Commun.
11
,
4234
(
2020
).
146.
F.
Boi
,
T.
Moraitis
,
V.
De Feo
,
F.
Diotalevi
,
C.
Bartolozzi
,
G.
Indiveri
, and
A.
Vato
,
Front. Neurosci.
10
,
563
(
2016
).
147.
F.
Corradi
,
D.
Bontrager
, and
G.
Indiveri
, in
Proceedings of the IEEE Biomedical Circuits and Systems (BioCAS)
(
IEEE
,
2014
), pp.
584
587
.
148.
D.
Ham
,
H.
Park
,
S.
Hwang
, and
K.
Kim
,
Nat. Electron.
4
,
635
(
2021
).
You do not currently have access to this content.