記者9月8日從中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所獲悉，該所聯(lián)合其他單位科研人員，在柔性侵入式腦機接口器件植入研究方面取得重要進展，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)論文在線發(fā)表于《先進科學(xué)》。

在腦機接口和神經(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械匹配度，被視為實現(xiàn)長期穩(wěn)定神經(jīng)信號采集的理想技術(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)定工作的時間，展現(xiàn)出巨大應(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，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、中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員裴為華說。

為了解決這個“植入難”問題，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微小的液壓系統(tǒng)，在植入階段，它會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。“這個巧妙的設(shè)計實現(xiàn)了兩個關(guān)鍵目標(biāo)：一是植入時對大腦的傷害很小，二是能長期穩(wěn)定地記錄高質(zhì)量神經(jīng)信號。”論文共同第一作者、中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所博士王陽說。

實驗證明，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，在長期的小鼠實驗中，這種新型探針記錄到的神經(jīng)信號始終清晰穩(wěn)定，捕捉到的有效神經(jīng)元信號數(shù)量和質(zhì)量都強于普通柔性電極。