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柔性電極植入難題破解。記者19日從中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所獲悉，來自該所等單位的科研人員，在柔性侵入式腦機(jī)接口器件植入研究方面取得重要進(jìn)展，成功研發(fā)出一種剛?cè)峥烧{(diào)的“神經(jīng)觸手”探針，將植入損傷降低了74%。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《先進(jìn)科學(xué)》雜志。

在腦機(jī)接口和神經(jīng)科學(xué)快速發(fā)展的當(dāng)下，柔性神經(jīng)電極因其出色的生物相容性以及與腦組織的良好機(jī)械匹配度，被視為實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定神經(jīng)信號(hào)采集的理想技術(shù)路徑。相比傳統(tǒng)剛性電極，這種柔軟的探針能顯著減少植入過程對腦組織的物理損傷，有效抑制植入后的炎癥反應(yīng)，并延長其在生物體內(nèi)穩(wěn)定工作的時(shí)間，展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

“然而，由于材質(zhì)過于柔軟，柔性神經(jīng)電極在缺乏外部剛性支撐的情況下，難以穿透致密的腦組織并到達(dá)目標(biāo)區(qū)域。這一棘手的植入難題，已成為阻礙柔性電極走向?qū)嶋H應(yīng)用的核心瓶頸?！闭撐墓餐ㄓ嵶髡摺⒅袊茖W(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員裴為華說。

為了解決這個(gè)“植入難”問題，科研人員研發(fā)出名為“神經(jīng)觸手”的新型探針。這種探針里面藏著一個(gè)微小的液壓系統(tǒng)，在植入階段，它會(huì)像氣球充氣般變得足夠剛硬、精準(zhǔn)穿刺腦組織；植入到位后，它則恢復(fù)柔軟狀態(tài)，適應(yīng)腦組織微環(huán)境?！斑@個(gè)巧妙的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)：一是植入時(shí)對大腦的傷害很小，二是能長期穩(wěn)定地記錄高質(zhì)量的神經(jīng)信號(hào)?！闭撐墓餐谝蛔髡摺⒅袊茖W(xué)院半導(dǎo)體所王陽博士說。

論文共同通訊作者、中國科學(xué)院心理所梁璟研究員及其團(tuán)隊(duì)用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)對“神經(jīng)觸手”探針進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)證明，與傳統(tǒng)的微針導(dǎo)入植入方法相比，“神經(jīng)觸手”探針將植入造成的損傷降低了74%以上，后續(xù)的慢性炎癥也減輕了約40%。此外，在長期的小鼠實(shí)驗(yàn)中，這種新型探針記錄到的神經(jīng)信號(hào)始終清晰穩(wěn)定，捕捉到的有效神經(jīng)元信號(hào)數(shù)量和質(zhì)量都強(qiáng)于普通柔性電極。

裴為華表示，“神經(jīng)觸手”探針技術(shù)能有效實(shí)現(xiàn)柔性神經(jīng)電極的長期神經(jīng)記錄，為腦區(qū)和神經(jīng)環(huán)路功能研究提供了強(qiáng)有力的新型工具。該研究成果為柔性電極的實(shí)用化應(yīng)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。

（受訪者供圖）