摘要：丰桥技术科学大学下一代半导体与传感科学研究所（IRES²）的研究团队开发了一种创新的体内电生理神经记录技术，该技术最大限度地减少了神经元死亡，并允许超过一年的稳定记录。这一突破为神经科学研究和临床应用带来了新的希望。
图片来源：Advanced Materials Interfaces
丰桥技术科学大学下一代半导体与传感科学研究所（IRES²）的研究团队开发了一种创新的体内电生理神经记录技术，该技术最大限度地减少了神经元死亡，并允许超过一年的稳定记录。这一突破为神经科学研究和临床应用带来了新的希望。
研究介绍
图片来源：Toyohashi University of Technology
这项突破涉及使用硅生长技术在柔性薄膜上制造直径为5微米的微针电极。通过小鼠实验，研究团队展示了与传统电极技术相比，显著减少神经元死亡并实现稳定的神经活动记录，从而克服了神经记录中的长期挑战。
体内长期记录脑组织中的神经活动不仅对基础神经科学研究至关重要，也对临床应用具有重要意义。微电极设备提供高分辨率的时空神经记录，使其成为这些应用的有前途的技术。然而，电极植入会导致组织损伤，限制了记录时间。
在发表于《Advanced Materials Interfaces》期刊上的研究中，研究团队使用直径为5微米的微针电极设备解决了这一限制。植入小鼠皮层的电极在植入后一天表现出体内记录能力，并在一年多时间内保持了稳定性能。对植入电极组织的免疫化学分析确认，与未植入组织相比，电极并未显著增加神经元死亡。
“为了展示我们电极设备的优势，我花了两年多时间记录植入电极的小鼠的神经活动；对于一名博士生来说，这并不是一段短暂的时间。然而，在小组成员、导师甚至与我合作的小鼠的支持下，我能够顺利完成这个项目。”论文第一作者、博士候选人Hinata Sasaki兴奋地分享了她的经历。
研究背景
研究团队负责人Takeshi Kawano教授解释了项目的背景：“由于单晶硅微针‘生长’自硅基底，制造过程需要利用硅基底。然而，当针状电极固定在刚性的硅基底上时，会对柔软的脑组织造成显著损伤，使得即使针几何形状缩小到直径小于5微米也无法实现长期稳定的神经记录。”
“几年前，在一次办公室周会讨论中，我们探讨了如何解决这个问题。一个想法出现了：通过‘断裂’硅微针的基础部分来消除刚性硅基底。我在办公室白板上画出了拟议的设备工艺流程。这种断裂过程使我们能够将硅微针电极组装在柔性聚对二甲苯薄膜基底上。”
Kawano教授继续说道：“在开发出电极设备工艺之后，Hinata成功展示了在小鼠皮层中的电极植入。令人惊讶的是，我们在组织中观察到极少的神经元死亡，从而实现了超过一年的稳定神经记录。”
研究未来
研究团队计划将电极技术应用于神经科学研究，包括发育障碍、阿尔茨海默病和癫痫等疾病的研究，进一步解锁其潜力，以增进我们对大脑的理解。
新闻来源：Advanced Materials Interfaces
论文参考：DOI: 10.1002/admi.202400974
来源：启真脑机智能基地