中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
近期，我國科學(xué)家研發(fā)高通道神經(jīng)探針實(shí)現獼猴全腦尺度神經(jīng)活動(dòng)監測。神經(jīng)探針是一種用來(lái)記錄神經(jīng)活動(dòng)的針狀電極傳感器，是腦科學(xué)研究和腦機接口中的核心技術(shù)。北京大學(xué)研究人員通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新成功研發(fā)一種高密度、高通道的神經(jīng)探針，在國際上首次實(shí)現對獼猴大腦全深度、高通量神經(jīng)元活動(dòng)的記錄。其單根探針上集成了1024個(gè)可同時(shí)記錄的神經(jīng)信號通道，達到國際領(lǐng)先水平。該成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·神經(jīng)科學(xué)》。
在整腦范圍內實(shí)現多腦區、長(cháng)時(shí)間、高通量、高時(shí)空分辨神經(jīng)活動(dòng)的記錄，對理解大腦的神經(jīng)機制、調控神經(jīng)活動(dòng)具有重要意義。已有的高通道神經(jīng)探針主要適用于鼠等嚙齒類(lèi)動(dòng)物腦研究，即便用于靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物腦研究，也難以覆蓋其整腦尺度。
北京大學(xué)未來(lái)技術(shù)學(xué)院段小潔研究員團隊設計并制備了一種超薄柔性微電極陣列薄膜，通過(guò)如“卷軸”般特殊的繞卷組裝工藝，制造出名為“神經(jīng)卷軸”的神經(jīng)探針。該探針長(cháng)度可在1厘米到1分米范圍內靈活設計，從而匹配從嚙齒類(lèi)到靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物的大腦尺寸。制備高通道神經(jīng)探針的一個(gè)主要瓶頸是神經(jīng)探針和后端電子器件之間的連接。良好的電學(xué)連接可實(shí)現神經(jīng)信號的精準采集與傳輸。為此，研究團隊還研發(fā)了高密度柔性冷焊技術(shù)，實(shí)現了“神經(jīng)卷軸”探針與后端電子器件的集成化、高密度連接。
段小潔介紹，團隊利用“神經(jīng)卷軸”探針，在獼猴大腦中實(shí)現了從腦表面皮層至顱底全深度覆蓋的超700個(gè)單神經(jīng)元活動(dòng)的同時(shí)監測。此外，還在大鼠大腦中實(shí)現了長(cháng)達兩年的穩定神經(jīng)記錄，展現出該探針優(yōu)異的生物相容性和長(cháng)期記錄穩定性。
中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)國家生物醫學(xué)成像科學(xué)中心主任程和平表示，這一突破性成果為多腦區活動(dòng)的高通量同步監測、探究神經(jīng)活動(dòng)與行為學(xué)間的關(guān)系提供有力工具，未來(lái)通過(guò)多根探針的植入，可進(jìn)一步實(shí)現從數千到上萬(wàn)個(gè)通道的神經(jīng)記錄，將對基礎神經(jīng)科學(xué)和腦機接口等轉化神經(jīng)科學(xué)研究帶來(lái)變革性影響。
