【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，上海微系統(tǒng)所傳感器技術(shù)全國重點實驗室周志濤研究員團隊與上海腦虎科技有限公司陶虎研究員團隊合作，開發(fā)出蠶絲蛋白賦能的微創(chuàng)植入式腦室內(nèi)柔性神經(jīng)界面，可在腦脊液環(huán)境中自展開，適形貼附于深腦核團及腦室等大腦“內(nèi)表面”并長期在體監(jiān)測，為深腦核團相關(guān)神經(jīng)疾病的解析提供了一種全新的技術(shù)手段。相關(guān)研究成果以“Silk-enabled Conformal Intraventricular Interfaces for Minimally Invasive Neural Recordings”為題于2025年10月23日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然•通訊》(Nature Communications)(DOI: 10.1038/s41467-025-64397-9)。
研究背景
深部腦結(jié)構(gòu)(丘腦、基底節(jié)、邊緣系統(tǒng)、腦干和小腦等)在認知、情緒和運動等功能中發(fā)揮關(guān)鍵作用，其中腦室周結(jié)構(gòu)及功能異常與帕金森病、阿爾茨海默病、抑郁和孤獨癥等多種疾病密切相關(guān)。現(xiàn)有柔性平面電極雖具大覆蓋與高貼附的優(yōu)勢，但難以微創(chuàng)植入大腦的“內(nèi)表面”；而SEEG、Neuropixels等穿刺式神經(jīng)電極可達深腦，卻可能對目標核團造成侵襲，且在動態(tài)腦脊液環(huán)境下進行大面積、低損傷、長期監(jiān)測仍面臨挑戰(zhàn)。因此，構(gòu)建一種與微創(chuàng)神經(jīng)外科流程相兼容、可在腦室內(nèi)穩(wěn)定貼附并實現(xiàn)高信噪比監(jiān)測的柔性神經(jīng)界面，具有重要的基礎(chǔ)研究與臨床轉(zhuǎn)化意義。
關(guān)鍵技術(shù)
絲蛋白賦能微創(chuàng)植入式腦室內(nèi)柔性神經(jīng)界面總體概覽：微創(chuàng)遞送與自展開貼附示意、器件爆炸圖、曲面適形有限元仿真與實物驗證、系統(tǒng)實物、可變形微電極與絲蛋白支架，以及微創(chuàng)植入界面器件的集成
研究團隊創(chuàng)新性地提出形狀記憶絲蛋白支架結(jié)合可變形微電極陣列的神經(jīng)界面方案：可微型化裝配于臨床常用規(guī)格微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)管實現(xiàn)微創(chuàng)遞送；進入側(cè)腦室后憑借絲蛋白支架的形狀記憶功能實現(xiàn)自展開與適形貼附；電極走線層引入共面金屬屏蔽以抑制工頻噪聲干擾，保障在復(fù)雜手術(shù)環(huán)境與長期隨訪中的信號質(zhì)量。團隊在帕金森綿羊中完成術(shù)中與自由活動狀態(tài)下的在體驗證，神經(jīng)界面在綿羊尾狀核頭表面實現(xiàn)穩(wěn)定記錄，成功捕捉到帕金森病相關(guān)β振蕩以及對左旋多巴干預(yù)的響應(yīng)，并在為期四周的慢性記錄中維持良好電學(xué)性能與組織相容性，展示出面向深腦及腦室通路的微創(chuàng)、長期、廣覆蓋神經(jīng)環(huán)路監(jiān)測能力。
該論文第一作者為上海微系統(tǒng)所博士生梁佶智和博士后王馨兒，通訊作者為上海微系統(tǒng)所周志濤研究員、腦虎科技陶虎研究員。中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所為該研究第一完成單位和通訊單位，合作單位包括復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院等。該研究工作得到了中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會優(yōu)秀會員(Y2023070)、上海市基礎(chǔ)研究特區(qū)計劃(JCYJ-SHFY-2022-01)、國家自然科學(xué)基金(52371249)等項目的支持。
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