【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】在腦機(jī)接口與神經(jīng)科學(xué)飛速發(fā)展的今天，柔性神經(jīng)電極憑借優(yōu)異的生物相容性與機(jī)械匹配性，被廣泛認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定神經(jīng)信號(hào)采集的理想選擇。相較于傳統(tǒng)剛性電極，柔性探針能有效減少腦組織損傷、抑制炎癥反應(yīng)、延長(zhǎng)在體壽命，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而，由于自身剛度較低，這類探針在缺乏額外支撐的情況下難以穿透腦組織，植入難題成為制約柔性電極推廣應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸。
針對(duì)這一核心挑戰(zhàn)，中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所裴為華研究員團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院心理研究所梁璟研究員團(tuán)隊(duì)合作，聯(lián)合研發(fā)出一種剛?cè)峥烧{(diào)的“神經(jīng)觸手”式神經(jīng)探針(Neurotentacle)。該探針通過(guò)微型液壓系統(tǒng)調(diào)控內(nèi)部壓力，在插入階段可變得剛硬、精準(zhǔn)穿刺腦組織；植入完成后則恢復(fù)柔軟狀態(tài)，適應(yīng)腦組織微環(huán)境。該方案無(wú)需借助任何硬質(zhì)導(dǎo)入工具，實(shí)現(xiàn)了低損傷植入與長(zhǎng)期高質(zhì)量神經(jīng)信號(hào)記錄的雙重目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，該技術(shù)可顯著減少急性損傷(相較傳統(tǒng)方法降低超過(guò)74%)、減輕慢性免疫反應(yīng)(降低約40%)，且在小鼠的長(zhǎng)期在體記錄中始終保持優(yōu)異的神經(jīng)元信號(hào)質(zhì)量與信噪比，信號(hào)通道的功能性和單位數(shù)量均顯著優(yōu)于對(duì)照組。該研究成果為柔性電極的實(shí)用化應(yīng)用邁出了關(guān)鍵一步，也為下一代微創(chuàng)神經(jīng)接口技術(shù)提供了全新解決方案。
該研究以Stiffness-tunable Neurotentacles for Minimally Invasive Implantation and Long-Term Neural Activity Recordings為題，發(fā)表于《先進(jìn)科學(xué)》(Advanced Science)。半導(dǎo)體所裴為華研究員和心理所梁璟研究員為共同通訊作者，半導(dǎo)體所博士后王陽(yáng)和心理所博士生徐星為共同第一作者。
圖1 可變剛度的神經(jīng)觸手式神經(jīng)探針
圖2 神經(jīng)觸手探針的超低急性損傷和慢性免疫反應(yīng)
圖3 神經(jīng)觸手探針?biāo)涗浀降母哔|(zhì)量神經(jīng)活動(dòng)信號(hào)
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