中科院研发神经纤维电极,脑机接口技术迎突破
AI导读:
中科院深圳先进技术研究院联合团队研发出神经纤维电极——“神经蠕虫”,提出脑机接口“动态电极”新范式,打破静态传统,为脑机接口电极研究与应用开辟新方向。
记者日前从中国科学院深圳先进技术研究院获悉,该院多个科研团队联合东华大学团队,成功研发出如头发丝般纤细、柔软可拉伸、能自由驱动的神经纤维电极——“神经蠕虫”。这一创新成果为脑机接口领域带来了革命性突破,该研究首次提出脑机接口“动态电极”新范式,打破植入式电极的“静态”传统,为脑机接口电极研究与应用开辟新方向。相关研究论文发表在《自然》杂志上。
在脑机接口等神经接口系统中,电极是连接电子设备和生物神经系统的核心界面传感器。然而,当前植入式电极均为静态,且植入后只能固定位置、局限采集,制约着脑机接口的应用和发展。此次研发的神经纤维电极,通过技术创新解决了这一难题。
科研团队经过5年攻关,通过超薄柔性薄膜制备、导电图案设计等多个精细步骤,开发出直径仅196微米、柔软可拉伸且能容纳60个独立信号通道的神经纤维电极。这一成果标志着脑机接口电极技术迈出了重要一步。
为让该神经纤维电极“动起来”,科研团队结合高精度磁控系统和即时影像追踪技术,使其能够在兔子大脑内自主调控前进方向,并能稳定记录高质量生物电信号。这一特性使得神经纤维电极在生物信号监测方面具有显著优势。
科研团队利用微创植入技术,成功实现神经纤维电极在大鼠腿部肌肉内稳定工作超过43周。植入13个月后,其周围形成的纤维包裹层厚度平均不足23微米,周围组织的细胞凋亡率与正常组织相当。相比之下,传统不锈钢丝电极在相同条件下包裹层厚度超过451微米,且伴随显著的细胞凋亡反应。这进一步证明了神经纤维电极的优越性和安全性。
此外,在外部磁场的操控下,神经纤维电极不仅能在肌肉表面游走,还可在植入后的一周内,每天变换位置监测电极信号。这一创新为脑机接口技术的实际应用提供了更多可能性。
(文章来源:科技日报)
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