超柔韧血管内探针可记录深脑活动

 

据发表在最新一期《科学》杂志上的一项研究，一种通过血管输送的超小型、超柔韧的电子神经植入物可记录大鼠大脑深处的单个神经元活动。这项技术可作为与大脑深部区域的长期、微创生物电子接口。

微血管内（MEV）探针选择性地植入弯曲血管分支，用于跨血管壁进行神经记录。MEV探针（黄色）被设计成弯曲进入分支血管，通过预装微导管（青色）的盐水流选择性地将其注射到分支血管中。

图片来源：张安琪/斯坦福大学

脑机接口（BMI）可实现大脑与外部电子系统之间的直接电气通信。BMI让大脑能直接控制假肢等装置或调节神经、肌肉功能，这可帮助瘫痪的人或神经系统疾病患者恢复肢体功能。

然而，大多数传统的BMI仅限于测量大脑表面的神经活动。记录大脑深部区域的单个神经元活动通常需要进行侵入性颅内手术来植入探针，这可能会导致感染、炎症和脑组织损伤。

将生物探针植入大脑深部区域的另一种方法是通过大脑的血管网络。美国斯坦福大学研究团队展示了超灵活的微血管内（MEV）探针，就可通过血管精确地输送到大脑深部区域。这种超小型、柔韧的网状电子记录装置，可装载到灵活的微导管上并植入到内脑的亚百微米级血管中。一旦到达目标位置，该设备会像支架一样展开，记录血管壁上的神经元信号，而不会损坏大脑或其脉管系统。

为了评估MEV探针的体内潜力，研究人员将注射探针植入大鼠大脑的脉管系统，其展示出测量皮层和嗅球局部场电位和单神经元活动的能力。研究表明，植入装置具有长期稳定性，不会对脑血流或大鼠行为造成实质性改变，且只引起最小的免疫反应。

研究人员指出，此类设备的未来迭代可通过记录和解码患者的神经活动，提供适当的调节刺激，为患者量身定制治疗方法。