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开发用于神经信号记录的微创和可靠的电极探针对于推进神经科学和治疗主要脑部疾病至关重要。与传统的刚性探针相比，柔性神经探针提供了优越的长期记录能力。
2024 年 11 月 15日，中国科学院空天信息创新研究院蔡新霞、吴一戎、Liu Juntao共同通讯在National Science Review（IF=16.3）在线发表题为 “Chronic implantable flexible serpentine probe reveals impaired spatial coding of place cells in epilepsy” 的研究论文。该研究介绍了一种基于聚苯乙烯的蛇形电极探针，用于稳定、长期的神经监测。
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癫痫是常见的神经系统疾病之一，其主要特征是癫痫发作。除了癫痫发作，癫痫患者还会出现认知障碍，严重影响他们的生活质量。主要的病理生理学观点认为，癫痫发作和癫痫样放电直接损害正常认知功能所必需的神经网络。在颞叶内，海马区是编码认知地图的关键脑区，而位置细胞是参与空间认知的关键细胞类型。这些细胞负责编码空间信息，在特定的环境区域表现出高放电率，而在其他地方则表现出低反应。然而，在颞叶癫痫（TLE）的影响下，海马发生损伤，广泛损害认知功能。大量研究表明，空间记忆在早期癫痫发作后的潜伏期和间歇期都受到损害，以及在癫痫持续状态（SE）中使用匹鲁卡品。这些认知缺陷的发生可能与海马活动的改变有关，包括可塑性机制被破坏，位置细胞的比例减少，以及θ波振荡功率减弱。然而，TLE认知缺陷背后的精确细胞和神经回路机制仍然难以捉摸。在细胞水平上研究位置细胞编码的变化来阐明认知缺陷的机制可以为新的治疗方法提供理论基础。为了更有效地监测和诊断癫痫对海马体的影响，越来越多地采用微电极阵列（MEAs）。传统的刚性电极探针通常基于弹性模量在50至200 GPa之间的硅等材料，与脑组织的模量在3.15至15 kPa之间的力学不匹配。这种差异导致电极探针被识别为异物，这很容易在大脑中引发异物反应（FBR）。因此，柔性电极探针已成为一个重要的研究热点，显示出最大限度地减少脑组织损伤和增强从大脑深层区域获取信号的潜力。为了获得稳定的体内神经数据并研究癫痫对位置细胞功能的影响，研究人员制作了形状像蛇矛的基于聚苯乙烯的柔性微电极阵列探针。受蛇的灵活性和形态的启发，探针的蛇形设计确保在受试者运动期间在脑组织内稳定锚固。该探针具有亲水性表面，并与可生物降解的丝素-PEG涂层结合，显著提高生物相容性并减轻炎症反应。在体内的实验表明，这些探针保持稳定，高质量的神经记录超过八个月。这些探针也被用于研究癫痫引起的认知缺陷的神经基础。通过分析小鼠癫痫事件前后的位置细胞动力学，确定了癫痫小鼠空间编码受损与观察到的认知缺陷之间的相关性。这项研究突出了柔性探针在神经学研究和医学应用方面的潜力。
参考消息：
https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwae402/7901361?searchresult=1
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