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我國(guó)科學(xué)家研發(fā)高通道神經(jīng)探針實(shí)現(xiàn)獼猴全腦尺度神經(jīng)活動(dòng)監(jiān)測(cè)
神經(jīng)探針是一種用來(lái)記錄神經(jīng)活動(dòng)的針狀電傳感器,是腦科學(xué)研究和腦機(jī)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(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)對(duì)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(hào)通道,達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。該成果24日在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·神經(jīng)科學(xué)》。
在整腦范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)多腦區(qū)、長(zhǎng)時(shí)間、高通量、高時(shí)空分辨神經(jīng)活動(dòng)的記錄,對(duì)理解大腦的神經(jīng)機(jī)制、調(diào)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動(dòng)物腦研究,即便用于靈長(zhǎng)類動(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(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(zhǎng)度可在1厘米到1分米范圍內(nèi)靈活設(shè)計(jì),從而匹配從嚙齒類到靈長(zhǎng)類動(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(xiàn)神經(jīng)信號(hào)的精準(zhǔn)采集與傳輸。為此,研究團(tuán)隊(duì)還研發(fā)了高密度柔性冷焊技術(shù),實(shí)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。
段小潔介紹,團(tuán)隊(duì)利用“神經(jīng)卷軸”探針,在獼猴大腦中實(shí)現(xiàn)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(jiān)測(cè)。此外,還在大鼠大腦中實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)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(zhǎng)期記錄穩(wěn)定性。
中國(guó)科學(xué)院院士、北京大學(xué)國(guó)家生物醫(yī)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(qū)活動(dòng)的高通量同步監(jiān)測(cè)、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(xiàn)從數(shù)千到上萬(wàn)個(gè)通道的神經(jīng)記錄,將對(duì)基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)和腦機(jī)接口等轉(zhuǎn)化神經(jīng)科學(xué)研究帶來(lái)變革性影響。
(新華社記者 魏夢(mèng)佳)
- 原標(biāo)題:我國(guó)科學(xué)家研發(fā)高通道神經(jīng)探針實(shí)現(xiàn)獼猴全腦尺度神經(jīng)活動(dòng)監(jiān)測(cè)
- 責(zé)任編輯: 賴家琪 
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