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蚕丝一样温柔的科技:中科院打造可自动贴附大脑的柔性神经植入物

时间:2025-11-08 17:42:47
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  大脑深处的神经元活动,是理解脑机接口(BCI)、神经调控和脑疾病治疗的关键。但传统植入电极深度访问常因硬性材料、细长穿刺轨迹和组织损伤问题而受限。11月4日消息,中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究团队近日在Nature communications发表重大成果,成功开发出蚕丝蛋白赋能的微创植入式柔性神经界面。该系统不仅最低创伤、兼容标准神经外科路径,还在羊类 4 周-以上植入中展示了稳定记录能力。换言之,这是向大脑学习其自身柔软、适应、共存机制的重要一步。

  深脑结构(如基底节、丘脑、杏仁核、海马区)对感觉、运动、情绪等功能极其关键。但目前大多数神经接口技术仅限于皮层表面或浅层结构。深入植入往往需要钻孔、穿刺深入、刚性电极对脑组织产生剪切应力、并伴随长期信号失效与炎症响应。

  研究团队指出:要实现“长期、低损伤、可适配、覆盖大面积”的深脑记录接口,就必须解决两个核心问题:第一,在人体脑脊液(CSF)环境中快速展开、贴合曲面脑室壁的结构;第二,电极要具备良好信噪比、稳定性,同时与柔软脑组织机械匹配。为此,他们设计了以丝绸支架 + 柔性微电极阵列(dMEA) 为核心的“脑室内接口”(IntraVentricular Interface, IVI)。丝绸支架具备形状记忆、自展开特性;微电极阵列则超薄 ( 15 µm),可弯曲贴合。此外,设计中还引入面内金属屏蔽层以提升抗干扰性。

  进入大脑侧脑室后,丝蛋白支架在脑脊液环境中触发形状记忆功能,自动展开并精准贴附于尾状核头、脑室壁等深脑核心区域,如同为大脑“定制贴膜”。电极走线层的共面金属屏蔽设计,能有效抑制工频噪声,确保信号采集的高信噪比,解决了动态脑脊液环境下的监测难题。

  在“帕金森绵羊”模型的验证中,该神经界面展现出卓越性能:不仅稳定捕捉到帕金森病特征性β振荡信号,还能精准记录左旋多巴药物干预后的神经响应变化。更关键的是,其在长达四周的慢性监测中,始终保持良好电学性能与组织相容性,为长期临床应用奠定基础。

  这一突破填补了深脑区微创广覆盖监测的技术空白,为深脑核团相关神经疾病的解析提供了一种全新的技术手段。

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