10月23日，《科学停顿》（Advanced Science）在线颁发了题为An Ultraflexible Electrode Array for Large-Scale Chronic Recording in the Nonhuman PRimate Brain的研究论文。该研究由中国科学院脑科学与智能手艺卓越立异中心赵郑拓研究组与临港尝试室李澄宇研究组合做完成。该研究通过构建适用于非人灵长类皮层持久埋植的超柔性微电极及配套植入计划，在尝试猴的视皮层和运动皮层停止了持久埋植及单细胞程度神经信号记录，并停止了运动脑机接口等功用验证。该研究初次实现了利用超柔性微电极在非人灵长类中停止持久大规模单细胞程度的神经信号收罗，为灵长类的根底神经科学研究以及脑机接口的临床应用供给了强有力的东西。
对脑活动的高时空分辩率、高通量收罗，是切磋脑功用的重要根底。跟着脑机接口手艺的开展及其在运动功用修复等临床治疗中展示出的优势，在非人灵长类和人类大脑中实现持久不变的高时空分辩率、高通量神经信号收罗，已经成为目前神经科学范畴及临床医疗的热点之一。
现有的部门侵入式神经电极（如犹他电极、Neuropixels探针），固然可以供给单细胞分辩率和百/千通道级的神经信号收罗，但那些电极多由金属微丝、硅等硬量质料构成，与柔嫩的脑组织的相容性较差，持久埋植会累积免疫反响，在电极四周形成神经元灭亡和胶量瘢痕包裹，使得记录到的神经信号量量逐步降低，无法构成不变的电极-神经界面。跟着质料学及微纳加工手艺的开展，近年来呈现的超柔性微电极为克制上述难点供给了新的处理计划。超柔性微电极的机械特征使得其与脑组织有优良的相容性，可以有效降低持久埋植过程中积累的免疫反响，从而构成慎密、不变的电极神经界面。在小鼠中，超柔性微电极已实现了千通道级、长达10个月的单细胞信号收罗；而超柔性微电极在非人灵长类中的记录性能有待验证。
本研究较为系统地探究了超柔性微电极在尝试猴皮层停止大规模持久单细胞级分辩率神经信号记录的可行性。为了适应在非人灵长类的皮层停止植入，赵郑拓研究组通过质料优化和工艺改良，使电极在不丧失其柔性的前提下，提拔了抗拉伸才能，使电极在以较高的速度穿过非人灵长类坚韧的软脑膜时照旧连结构造和功用完好。此外，该团队优化了电极位点排布，使其可以笼盖差别深度的皮层区域。同时，赵郑拓研究组、杨天明研究组与李澄宇研究组合做，摸索了适用于超柔性微电极的模块化植动手术计划，在尝试猴皮层停止了更高896通道植入，收罗到大规模单细胞动做电位（图A）。持久记录中，该研究在3只尝试猴中共获得2813个神经元，最长记录达240天。
以此为根底，赵郑拓研究组与李澄宇研究组，对超柔性微电极在非人灵长类中的记录性能进一步停止了功用性验证。在尝试猴的视皮层中，超柔性微电极可以有效解析神经元对差别挪动标的目的光栅朝向的偏好性。同时，电极位点在三维空间上的笼盖使其可以同时丈量必然皮层体积中神经元的感触感染野，提拔了丈量效率（图B）。在尝试猴的运动皮层中，该研究测试了超柔性微电极收罗到的神经信号能否撑持运动脑机接口，即通过记录的运动皮层神经活动间接对屏幕上的光标停止实时控造。成果显示，通过单个超柔性微电极收罗到的差别皮层深度的神经活动，即可有效控造光标的挪动，且控造效果与手动控造类似（图C）。那为后续开展低创的侵入式运动脑机接口供给了初步验证。
该研究成立了在非人灵长类中持久停止大规模单细胞程度神经记录的有效手段，克制了传统硬量电极面对的植入损伤大、组织相容性差、持久埋植信号不不变、记录通量有限等缺陷，为涉及灵长类的根底神经科学研究以及利用电极手艺停止治疗及干涉的临床应用，供给了全新的处理计划。
研究工做得到中国科学院、科学手艺部、上海市、临港尝试室的帮助，并获得脑智卓越中心非人灵长类研究平台、微纳加工平台的协助。
▲图 （A）超柔性微电极在尝试猴视皮层中记录到的单细胞动做电位波形示例；（B）利用超柔性微电极在尝试猴视皮层中停止感触感染野丈量；（C）利用超柔性微电极在尝试猴运动皮层中构建运动脑机接口，通过神经活动间接控造光标挪动的效果与手控类似。来源：中国科学院脑科学与智能手艺卓越立异中心
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