【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】在腦機接口與神經(jīng)科學飛速發(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械匹配性，被廣泛認為是實現(xiàn)長期穩(wěn)定神經(jīng)信號采集的理想選擇。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、延長在體壽命，展現(xiàn)出廣闊的應用前景。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用的關(guān)鍵瓶頸。
針對這一核心挑戰(zhàn)，中國科學院半導體研究所裴為華研究員團隊與中國科學院心理研究所梁璟研究員團隊合作，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、精準穿刺腦組織；植入完成后則恢復柔軟狀態(tài)，適應腦組織微環(huán)境。該方案無需借助任何硬質(zhì)導入工具，實現(xiàn)了低損傷植入與長期高質(zhì)量神經(jīng)信號記錄的雙重目標。實驗證實，該技術(shù)可顯著減少急性損傷(相較傳統(tǒng)方法降低超過74%)、減輕慢性免疫反應(降低約40%)，且在小鼠的長期在體記錄中始終保持優(yōu)異的神經(jīng)元信號質(zhì)量與信噪比，信號通道的功能性和單位數(shù)量均顯著優(yōu)于對照組。該研究成果為柔性電極的實用化應用邁出了關(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《先進科學》(Advanced Science)。半導體所裴為華研究員和心理所梁璟研究員為共同通訊作者，半導體所博士后王陽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
圖3 神經(jīng)觸手探針所記錄到的高質(zhì)量神經(jīng)活動信號
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