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我国科学家研发高通道神经探针实现猕猴全脑尺度神经活动监测

我国科学家研发高通道神经探针实现猕猴全脑尺度神经活动监测

zuiw 2024-06-27 资讯

　　神经探针是一种用来记录神经活动的针状电传感器，是脑科学研究和脑机接口中的核心技术。北京大学研究人员通过技术创新成功研发一种高密度、高通道的神经探针，在国际上首次实现对猕猴大脑全深度、高通量神经元活动的记录。其单根探针上集成了1024个可同时记录的神经信号通道，达到国际领先水平。该成果24日在线发表于国际学术期刊《自然·神经科学》。

图为“神经卷轴”探针在全脑尺度记录神经活动示意图。(受访者供图)

　　在整脑范围内实现多脑区、长时间、高通量、高时空分辨神经活动的记录，对理解大脑的神经机制、调控神经活动具有重要意义。已有的高通道神经探针主要适用于鼠等啮齿类动物脑研究，即便用于灵长类动物脑研究，也难以覆盖其整脑尺度。

　　北京大学未来技术学院段小洁研究员团队设计并制备了一种超薄柔性微电极阵列薄膜，通过如“卷轴”般特殊的绕卷组装工艺，制造出名为“神经卷轴”的神经探针。该探针长度可在1厘米到1分米范围内灵活设计，从而匹配从啮齿类到灵长类动物的大脑尺寸。

　　制备高通道神经探针的一个主要瓶颈是神经探针和后端电子器件之间的连接。良好的电学连接可实现神经信号的精准采集与传输。为此，研究团队还研发了高密度柔性冷焊技术，实现了“神经卷轴”探针与后端电子器件的集成化、高密度连接。

图为9厘米长的“神经卷轴”探针实物。(受访者提供)

　　段小洁介绍，团队利用“神经卷轴”探针，在猕猴大脑中实现了从脑表面皮层至颅底全深度覆盖的超700个单神经元活动的同时监测。此外，还在大鼠大脑中实现了长达两年的稳定神经记录，展现出该探针优异的生物相容性和长期记录稳定性。

　　中国科学院院士、北京大学国家生物医学成像科学中心主任程和平表示，这一突破性成果为多脑区活动的高通量同步监测、探究神经活动与行为学间的关系提供有力工具，未来通过多根探针的植入，可进一步实现从数千到上万个通道的神经记录，将对基础神经科学和脑机接口等转化神经科学研究带来变革性影响。