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記者9月8日從中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所獲悉，該所聯(lián)合其他單位科研人員，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，將植入損傷降低超74%。相關(guān)論文在線(xiàn)發(fā)表于《先進(jìn)科學(xué)》。

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(zhǎng)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(guò)程對(duì)腦組織的物理?yè)p傷，有效抑制植入后的炎癥反應(yīng)，并延長(zhǎng)其在生物體內(nèi)穩(wěn)定工作的時(shí)間，展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。

“然而，由于材質(zhì)過(guò)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，成為阻礙柔性電極走向?qū)嶋H應(yīng)用的核心瓶頸。”論文共同通訊作者、中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員裴為華說(shuō)。

為了解決這個(gè)“植入難”問(wèn)題，科研人員研發(fā)出一種名為“神經(jīng)觸手”的新型探針。這種探針里藏著一個(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，能精準(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。“這個(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(duì)大腦的傷害很小，二是能長(zhǎng)期穩(wěn)定地記錄高質(zhì)量神經(jīng)信號(hào)。”論文共同第一作者、中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所博士王陽(yáng)說(shuō)。

實(shí)驗(yàn)證明，與傳統(tǒng)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，使后續(xù)慢性炎癥減輕了約40%。此外，在長(zhǎng)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。