神經(jīng)探針是一種用來記錄神經(jīng)活動的針狀電傳感器，是腦科學研究和腦機接口中的核心技術。北京大學研究人員通過技術創(chuàng)新成功研發(fā)一種高密度、高通道的神經(jīng)探針，在國際上首次實現(xiàn)對獼猴大腦全深度、高通量神經(jīng)元活動的記錄。其單根探針上集成了1024個可同時記錄的神經(jīng)信號通道，達到國際領先水平。該成果6月24日在線發(fā)表於國際學術期刊《自然·神經(jīng)科學》。
北京大學未來技術學院段小潔研究員團隊設計並製備了一種超薄柔性微電極陣列薄膜，通過如「捲軸」般特殊的繞卷組裝工藝，製造出名為「神經(jīng)捲軸」的神經(jīng)探針。該探針長度可在1厘米到1分米範圍內(nèi)靈活設計，從而匹配從嚙齒類到靈長類動物的大腦尺寸。
製備高通道神經(jīng)探針的一個主要瓶頸是神經(jīng)探針和後端電子器件之間的連接。良好的電學連接可實現(xiàn)神經(jīng)信號的精準採集與傳輸。為此，研究團隊還研發(fā)了高密度柔性冷焊技術，實現(xiàn)了「神經(jīng)捲軸」探針與後端電子器件的集成化、高密度連接。
段小潔介紹，團隊利用「神經(jīng)捲軸」探針，在獼猴大腦中實現(xiàn)了從腦表麵皮層至顱底全深度覆蓋的超700個單神經(jīng)元活動的同時監(jiān)測。此外，還在大鼠大腦中實現(xiàn)了長達兩年的穩(wěn)定神經(jīng)記錄，展現(xiàn)出該探針優(yōu)異的生物相容性和長期記錄穩(wěn)定性。
中國科學院院士、北京大學國家生物醫(yī)學成像科學中心主任程和平表示，這一突破性成果為多腦區(qū)活動的高通量同步監(jiān)測、探究神經(jīng)活動與行為學間的關係提供有力工具，未來通過多根探針的植入，可進一步實現(xiàn)從數(shù)千到上萬個通道的神經(jīng)記錄，將對基礎神經(jīng)科學和腦機接口等轉化神經(jīng)科學研究帶來變革性影響。
該項目已經(jīng)落戶無錫高新區(qū)無錫國際生命科學創(chuàng)新園北京大學長三角未來技術生命健康研究院。研究院成立於2022年11月1日，以未來生命健康技術為主要方向，結合國家未來技術發(fā)展的戰(zhàn)略目標，建立新型的運行機制，力爭在未來生命健康領域實現(xiàn)前沿技術突破。研究院在北京大學和無錫市人民政府的支持下，由北京大學未來技術學院和無錫高新區(qū)管委會參與共建，實行理事會領導下的院長負責制，圍繞精準醫(yī)學、生物醫(yī)學成像、分子醫(yī)學和智慧醫(yī)療等4個方向開展攻關，實現(xiàn)前沿技術轉化在無錫落地，支持整個無錫乃至長三角生命健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。（宋璟 錫高軒）
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