新的大脑植入物可记录数月的神经元活动

长时间记录大脑中大量单个神经元的活动对于进一步了解神经回路、实现基于医疗设备的新型疗法以及未来需要高分辨率的脑机接口至关重要电生理信息。

但如今，植入设备可以测量多少高分辨率信息和它可以保持记录或刺激性能多长时间之间存在权衡。带有许多传感器的刚性硅植入物可以收集大量信息，但不能在体内停留很长时间。灵活、较小的设备侵入性较小，可以在大脑中持续更长时间，但只能提供可用神经信息的一小部分。

最近，来自哈佛大学 John A. Paulson 工程与应用科学学院 (SEAS) 的跨学科研究团队与德克萨斯大学奥斯汀分校、麻省理工学院和 Axoft, Inc. 合作，开发了一种带有数十个传感器的软植入设备可以稳定记录大脑中单个神经元的活动数月。

该研究发表于 自然纳米技术。

我们开发了具有单细胞分辨率的脑电子接口，比传统材料更符合生物学要求。这项工作有可能彻底改变神经记录和刺激以及脑机接口的生物电子学设计。”

Paul Le Floch，该论文的第一作者，SEAS 生物工程助理教授 Jia Liu 实验室的前研究生

Le Floch 目前担任 Axoft, Inc 的首席执行官，该公司由 Le Floch、Liu 和哈佛大学 Park Group 前研究生兼博士后 Ye Tianyang 于 2021 年创立。哈佛大学技术开发办公室保护了与这项研究相关的知识产权，并将该技术授权给 Axoft 进行进一步开发。

为了克服高分辨率数据速率和寿命之间的权衡，研究人员转向了一组称为氟化弹性体的材料。氟化材料（如聚四氟乙烯）具有弹性、在生物流体中稳定、具有优异的长期介电性能，并且与标准微加工技术兼容。

研究人员将这些氟化介电弹性体与软微电极堆叠集成在一起；总共 64 个传感器 -；开发一种持久耐用的探针，其柔软度比由聚酰亚胺或聚对二甲苯等材料工程塑料制成的传统柔性探针软 10,000 倍 C.

该团队演示了该设备 体内，记录几个月内来自小鼠大脑和脊髓的神经信息。

“我们的研究强调，通过仔细设计各种因素，设计用于长期稳定神经接口的新型弹性体是可行的，”该论文的通讯作者刘说。 “这项研究可以扩大神经接口设计可能性的范围。”

该跨学科研究团队还包括SEAS教授Katia Bertoldi、Boris Kozinsky和Zhigang Suo。

“设计新的神经探针和接口是一个非常跨学科的问题，需要生物学、电气工程、材料科学、机械和化学工程方面的专业知识，”勒弗洛赫说。

该研究的共同作者为 Siyuan Zhao、Ren Liu、Nicola Molinari、Eder Medina、Hao Shen、Zheliang Wang、Junsoo Kim、Hao Shen、Sebastian Partarrieu、Wenbo Wang、Chanan Sessler、GuogaoZhang、Hyunsu Park、Xian Kong、Andrew斯宾塞、李钟河、叶天阳、唐欣、王晓和卢楠树。

这项工作得到了美国国家科学基金会哈佛大学材料研究科学与工程中心的支持，资助号：DMR-2011754。

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• Sumber: https://www.news-medical.net/news/20240127/New-brain-implant-records-neuron-activity-for-months.aspx