通讯作者：杨志刚1，赵郑拓2，任驰2
作者单位：1复旦大学附属中山医院，2中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）
撰文︱杨志刚，赵郑拓，任驰，王兴昭
脑机接口（brain computer interfaces, BCI）是神经科学、生物医学、物理学等多项前沿技术的融合。植入式脑机接口（BCI）被评为世界十大医疗创新技术之一，也是Nature发布的2024年值得关注的七项技术之一，因其能促进神经功能康复（让瘫痪的患者行走、让失语的患者讲话）、实现精准的神经功能调控等一系列应用前景，在医疗领域的发展正突飞猛进。如何微创、精准、高效地获得神经元信号并进行刺激和调控，是BCI技术中的一项关键科学问题。
近日，Nature杂志子刊Nature Communications在线发表了题为《血管内输送用于记录皮层单细胞神经活动的超柔性神经电极阵列》（Intravascular delivery of an ultraflexible neural electrode array for recordings of cortical spiking activity）的研究论文。此研究首次实现了大动物模型上免开颅（血管内介入式）、多通道、单神经元活动的记录，为未来脑机接口乃至神经界面应用和神经系统疾病的治疗、康复提供全新的解决方案。
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尽管颅内神经电极的发展取得了显著进步，但现有的开颅植入电极的方式损伤比较大，存在加剧组织炎症反应的风险，长期植入后还会因瘢痕导致信号衰减或调控不稳定。课题组改良的超柔性微电极则能够克服上述问题，可长期稳定地记录和调节大脑活动，而利用血管内介入路径则较开颅植入有明显的微创优势。与现有的基于血管内介入植入的神经电极Stentrode等仅能测得神经元群体放电的场电位不同，本研究团队的神经信号采集精度达到单个神经元细胞动作电位的水平。解决了现有开颅植入式BCI手术损伤大和介入式BCI信号精度低的痛点。
团队通过改进设计和工艺，成功制备具有自主知识产权的长达50cm的超柔性微电极，并探索和完善了适用于超柔性微电极的植入系统及手术范式，成功利用神经介入技术通过绵羊静脉系统将电极植入到目标大脑皮层，术中采集到高信噪比、精细的单细胞神经活动，单次手术获得25个神经元信号。在此基础上，团队进一步评估了该全新植入策略的安全性，实验绵羊在术后第2天就表现出了独立直立行走的能力，术后第7天、第30天的MRI扫描结果，没有观察到组织损伤。
团队还通过基于人体颅内血管硅胶模型，验证了血管内电极植入装置在运动皮层和腹侧纹状体等重要人类神经功能调控区域的植入可行性。
本研究工作首次实现了通过血管内介入的方式将超柔性电极穿刺植入脑组织的电极植入方法，避免传统开颅手术电极植入方式手术损伤大和国际上现有的介入式植入方式信号精度低的不足，实现了微创多通道单细胞水平信号采集，为未来实现高质量神经信号交互，完成复杂外设控制与精细神经调控提供了全新的方案，较现有技术具有明显优势。
复旦大学附属中山医院神经外科杨志刚副主任医师、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）赵郑拓研究员、任驰副研究员为论文的通讯作者，中国科学院神经科学研究所博士后王兴昭为论文的第一作者。
杨志刚
复旦大学附属中山医院
医学博士，副主任医师，硕士研究生导师
国家放射与治疗临床医学研究中心神经介入方向秘书
复旦大学附属中山医院神经血管疾病综合治疗中心副主任
复旦大学附属中山医院神经外科脑和脊髓血管疾病微创治疗亚专科主任
上海市卒中学会委员
上海市医学会神经外科医师分会青年委员
上海市生物医学工程学会介入医学工程专业委员会常委
中国老年医学学会青年委员
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赵郑拓
中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心
中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员，神经界面研究组组长，博士生导师，微纳电子加工中心负责人
国家优青(海外)、国家脑计划重大项目（青年）首席科学家
中科院脑智卓越创新中心"十四五"攻关团队"脑机接口技术及其临床应用"首席科学家
上海交通大学医学院生物材料与再生医学研究院学术委员会委员
上海阶梯医疗科技有限公司创始人
相关成果以第一和通讯作者发表在Nature Biomedical Engineering，Nature Communications，Science Advances，Advanced Science，Nano Letters等核心期刊
任驰
中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心
生物学博士，副研究员
中国科学院特聘研究骨干
上海市浦江人才
王兴昭
中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心
生物医学工程博士，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心博士后
发表十余篇SCI论文，论文引用次数700余次
多项授权专利，其中部分实现成果转化
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