我國科學家研發(fā)高通道神經(jīng)探針實現(xiàn)獼猴全腦尺度神經(jīng)活動監(jiān)測

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　　神經(jīng)探針是一種用來記錄神經(jīng)活動的針狀電傳感器，是腦科學研究和腦機接口中的核心技術。北京大學研究人員通過技術創(chuàng)新成功研發(fā)一種高密度、高通道的神經(jīng)探針，在國際上首次實現(xiàn)對獼猴大腦全深度、高通量神經(jīng)元活動的記錄。其單根探針上集成了1024個可同時記錄的神經(jīng)信號通道，達到國際領先水平。該成果24日在線發(fā)表于國際學術期刊《自然·神經(jīng)科學》。

圖為“神經(jīng)卷軸”探針在全腦尺度記錄神經(jīng)活動示意圖。(受訪者供圖)

　　在整腦范圍內(nèi)實現(xiàn)多腦區(qū)、長時間、高通量、高時空分辨神經(jīng)活動的記錄，對理解大腦的神經(jīng)機制、調(diào)控神經(jīng)活動具有重要意義。已有的高通道神經(jīng)探針主要適用于鼠等嚙齒類動物腦研究，即便用于靈長類動物腦研究，也難以覆蓋其整腦尺度。

　　北京大學未來技術學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，通過如“卷軸”般特殊的繞卷組裝工藝，*出名為“神經(jīng)卷軸”的神經(jīng)探針。該探針長度可在1厘米到1分米范圍內(nèi)靈活設計，從而匹配從嚙齒類到靈長類動物的大腦尺寸。

　　制備高通道神經(jīng)探針的一個主要瓶頸是神經(jīng)探針和后端電子器件之間的連接。良好的電學連接可實現(xiàn)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，實現(xiàn)了“神經(jīng)卷軸”探針與后端電子器件的集成化、高密度連接。

圖為9厘米長的“神經(jīng)卷軸”探針實物。(受訪者提供)

　　段小潔介紹，團隊利用“神經(jīng)卷軸”探針，在獼猴大腦中實現(xiàn)了從腦表面皮層至顱底全深度覆蓋的超700個單神經(jīng)元活動的同時監(jiān)測。此外，還在大鼠大腦中實現(xiàn)了長達兩年的穩(wěn)定神經(jīng)記錄，展現(xiàn)出該探針優(yōu)異的生物相容性和長期記錄穩(wěn)定性。

　　中國科學院院士、北京大學國家生物醫(yī)學成像科學中心主任程和平表示，這一突破性成果為多腦區(qū)活動的高通量同步監(jiān)測、探究神經(jīng)活動與行為學間的關系提供有力工具，未來通過多根探針的植入，可進一步實現(xiàn)從數(shù)千到上萬個通道的神經(jīng)記錄，將對基礎神經(jīng)科學和腦機接口等轉(zhuǎn)化神經(jīng)科學研究帶來變革性影響。

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