科学家已经开发出了可展开的电极阵列，可以通过头骨上的一个小孔形成漏斗，并部署在大脑皮层上相对较大的表面上。这种软机器人神经技术为微创皮质手术和与神经系统疾病(如运动和感觉缺陷)相关的应用开辟了有希望的途径。研究成果于5月10日发表在《Science Robotics》杂志上。
Stephanie Lacour的专长是开发适应移动中的身体的柔性电极，提供与神经系统更可靠的连接。她的工作本质上是跨学科的。
因此，当一位神经外科医生要求Lacour和她的团队想出用于插入人类头骨的微创电极时，他们想出了一个解决方案，充分利用了他们在顺应性电极方面的专业知识，并受到软机器人驱动的启发。他们已经开发出了可展开电极阵列，可以通过头骨上的一个小孔形成漏斗，并部署在大脑皮层上相对较大的表面上。这种软机器人神经技术为微创皮质手术和与神经系统疾病(如运动和感觉缺陷)相关的应用开辟了有希望的途径。相关成果于5月10日发表在《Science Robotics》杂志上，题为“Deployment of an electrocorticography system with a soft robotic actuator”。
1、可折叠的微型电极阵列
挑战是什么？通过颅骨上的一个小孔插入一个大型皮质电极阵列，在颅骨和大脑表面之间约1毫米的空间内部署该设备--而不损害大脑。
"微创神经技术是提供高效、为患者量身定制疗法的基本方法。"，Stéphanie Lacour表示，“我们需要设计一个能够折叠的微型电极阵列，穿过头骨上的一个小孔，然后部署在皮质上的一个平面上，然后我们结合了软生物电子学和软机器人学的概念”。
从其螺旋形手臂的形状，到每个手臂在高度敏感的脑组织上的部署，这种新颖的、可展开的电极的每个方面都是巧妙的工程。
2、可展开电极阵列及其成功测试
第一个原型包括一个电极阵列，它适合穿过一个直径为2厘米的孔，但当展开时，延伸到一个直径为4厘米的表面。它有6个螺旋形臂，以最大限度地扩大电极阵列的表面积，从而增加与大脑皮层接触的电极数量。直臂会导致电极分布不均，与大脑接触的表面积较少。
有点像一只螺旋形的蝴蝶在变态之前被复杂地挤在它的茧里，电极阵列连同它的螺旋臂被整齐地折叠在一个圆柱形管内，即装载器，准备通过头骨上的小孔部署。
可展开脑皮层电图系统的设计、制造和工作原理 | SUKHO SONG et al.
脑皮层电图系统的可部署性 | SUKHO SONG et al.
得益于从软体机器人学中获得的灵感，每个螺旋形的手臂一次在敏感的脑组织上轻轻地展开。"该研究的第一作者Sukho Song说："外翻机制的美妙之处在于，我们可以部署任意大小的电极，对大脑施加恒定且最小的压力。"软体机器人界一直对这种外翻机制非常感兴趣，因为它受到了生物的启发。这种外翻机制可以模仿树根的生长，而且在树根的生长程度方面没有任何限制"。
电极阵列实际上看起来像一种橡胶手套，每个螺旋形手指的一侧都有柔性电极图案。手套是倒置的，或从内向外翻转，并折叠在圆柱形装载器内。为了部署，液体被插入每个倒置的手指，一次一个，当它在大脑上展开时将倒置的手指向右转。
Song还探讨了将电极臂卷起来作为一种部署策略的想法。但是手臂越长，卷起后就会变得越厚。如果卷起的电极变得太厚，那么它将不可避免地在头骨和大脑之间占据太多的空间，对脑组织造成危险的压力。
电极图案是通过将柔性金蒸发到非常顺应的弹性体材料上而制成的。到目前为止，可展开的电极阵列已在小型猪身上成功进行了测试。该软性神经技术现在将由Neurosoft Bioelectronics扩大规模，并将领导其临床转化。
软脑皮层电图系统的功能验证 | SUKHO SONG et al.
内容来源：https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.add1002
https://actu.epfl.ch/news/deployable-electrodes-for-minimally-invasive-crani/
