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(xué)研究和腦機(jī)接口中的核心技術(shù)。北京大學(xué)研究人員通過技術(shù)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(shí)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(dá)到國際領(lǐng)先水平。該成果6月24日在線發(fā)表於國際學(xué)術(shù)期刊《自然·神經(jīng)科學(xué)》。
北京大學(xué)未來技術(shù)學(xué)院段小潔研究員團(tuán)隊設(shè)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(fàn)圍內(nèi)靈活設(shè)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(xué)連接可實(shí)現(xiàn)神經(jīng)信號的精準(zhǔn)採集與傳輸。為此，研究團(tuán)隊還研發(fā)了高密度柔性冷焊技術(shù)，實(shí)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(tuán)隊利用「神經(jīng)捲軸」探針，在獼猴大腦中實(shí)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(shí)現(xiàn)了長達(dá)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(xué)院院士、北京大學(xué)國家生物醫(yī)學(xué)成像科學(xué)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(xué)間的關(guān)係提供有力工具，未來通過多根探針的植入，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)從數(shù)千到上萬個通道的神經(jīng)記錄，將對基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)和腦機(jī)接口等轉(zhuǎn)化神經(jīng)科學(xué)研究帶來變革性影響。
該項(xiàng)目已經(jīng)落戶無錫高新區(qū)無錫國際生命科學(xué)創(chuàng)新園北京大學(xué)長三角未來技術(shù)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(shù)為主要方向，結(jié)合國家未來技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，建立新型的運(yùn)行機(jī)制，力爭在未來生命健康領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)前沿技術(shù)突破。研究院在北京大學(xué)和無錫市人民政府的支持下，由北京大學(xué)未來技術(shù)學(xué)院和無錫高新區(qū)管委會參與共建，實(shí)行理事會領(lǐng)導(dǎo)下的院長負(fù)責(zé)制，圍繞精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、生物醫(yī)學(xué)成像、分子醫(yī)學(xué)和智慧醫(yī)療等4個方向開展攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)前沿技術(shù)轉(zhuǎn)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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