近日，來自中科院上海微系統所傳感技術國家重點實驗室的科研人員，受到蚊子口器的啟發，開發了一種創新的神經探針。這種探針具有柔性、可調節性、多通道記錄能力、觸覺感知能力、精確的植入模塊以及高分辨率和長期穩定性等優點，在研究神經活動和開發腦機接口技術方面具有廣闊的應用前景。
這一成果的問世將神經科學研究推向了一個全新的高度。不過該技術仍處于研究階段，相關研究內容以“A mosquito mouthpart-like bionic neural probe”為題發表在《Microsystems & Nanoengineering》上。
1、仿生神經探針構成
據悉，該探針由三個主要組成部分構成，分別為：柔性神經陣列、穿梭針植入模塊和觸覺傳感器。其中，柔性神經陣列由128個通道組成，每個通道都包含一個微刺和與之相連的微電極。為了實現高柔性和可調節性，這些微刺和微電極采用了柔性材料，并通過精確的工藝制備而成。這種設計允許探針與腦組織緊密接觸，并記錄神經信號。
穿梭針植入模塊由微型管道和穿梭針組成，其中微型管道用于引導探針的進入和退出，它能夠將柔性電極探針精確、微創地植入目標腦組織，無需硬腦膜移除，且長度可調的穿梭針可適應不同腦區。
而觸覺傳感器陣列可實現高靈敏度區分不同顱內組織，通過觸覺傳感器的反饋，研究人員可以實時監測探針與腦組織的交互情況，并確保探針的穩定性和正確的定位，這種設計可作為早期預警，避免進一步的血管損傷。
2、生物學啟示及動物實驗
在發表的論文中詳細記錄了這種仿生神經探針的靈感來源，以及研發過程。
科研人員表示，由于傳統的神經探針常常受到尺寸、柔軟性和穩定性等方面的影響，限制了對大腦神經活動的準確記錄和長期監測能力。因此，他們希望開發出一種更加柔軟、精確且適應性強的探針，以改善神經記錄和干預的效果。
隨后研究團隊發現蚊子嘴部的尖端由一系列細小而鋒利的微刺組成，這些微刺能夠輕易穿透皮膚并插入到血管中?；谶@些觀察，他們使用柔軟而強韌的材料制造了微刺，并將其與微電極和其他傳感器組合在一起形成探針。使得探針具有足夠的柔性和彈性，可以適應神經組織的形態和運動。
此外，這種新型神經探針還采用了靈活的微電極陣列和高密度的電極通道，能夠穩定地記錄多個神經元的活動，提供更全面和準確的數據。研究人員還使用了生物相容性材料和特殊涂層，減少了植入后的創傷反應和組織排斥反應，提高了設備的可靠性和長期穩定性。
在植入過程中，這種神經探針還使用實時的機械和電壓輸出曲線監測，確保探針準確地到達目標位置和深度。為了驗證這種仿生神經探針在神經信號記錄和腦區植入方面的有效性和可行性，研究人員進行了一系列試驗并記錄了探針的表現。
動物實驗
在試驗過程中，研究團隊首先對仿生神經探針進行了體外測試。他們使用模擬組織和動物模型來模擬實際的神經組織環境，并評估探針的插入性能、穩定性和記錄效果。實驗結果顯示，仿生神經探針能夠減少插入過程中對組織的損傷，并提供穩定的神經信號記錄。
動物實驗記錄
隨后，研究團隊進行了動物實驗，將仿生神經探針植入小鼠的大腦組織中。他們監測和記錄了神經活動，并評估了探針的長期穩定性和記錄效果。實驗結果表明，仿生神經探針能夠高效地記錄神經信號，并在長期使用過程中保持穩定。
該研究的負責人表示，這種仿生神經探針有望為神經科學研究和腦機接口技術的發展帶來重大突破。通過解決傳統神經探針存在的問題，科學家們可以更深入地研究大腦活動，并為治療神經系統疾病和開發腦機接口設備提供新的可能性。
那么隨著進一步的研究和發展，這種仿生神經探針的引入是否將徹底改變我們對大腦的認知，為人類生活質量的提升帶來革命性的影響呢？
