近日，来自中科院上海微系统所传感技术国家重点实验室的科研人员，受到蚊子口器的启发，开发了一种创新的神经探针。这种探针具有柔性、可调节性、多通道记录能力、触觉感知能力、精确的植入模块以及高分辨率和长期稳定性等优点，在研究神经活动和开发脑机接口技术方面具有广阔的应用前景。
这一成果的问世将神经科学研究推向了一个全新的高度。不过该技术仍处于研究阶段，相关研究内容以“A mosquito mouthpart-like bionic neural probe”为题发表在《Microsystems & Nanoengineering》上。
1、仿生神经探针构成
据悉，该探针由三个主要组成部分构成，分别为：柔性神经阵列、穿梭针植入模块和触觉传感器。其中，柔性神经阵列由128个通道组成，每个通道都包含一个微刺和与之相连的微电极。为了实现高柔性和可调节性，这些微刺和微电极采用了柔性材料，并通过精确的工艺制备而成。这种设计允许探针与脑组织紧密接触，并记录神经信号。
穿梭针植入模块由微型管道和穿梭针组成，其中微型管道用于引导探针的进入和退出，它能够将柔性电极探针精确、微创地植入目标脑组织，无需硬脑膜移除，且长度可调的穿梭针可适应不同脑区。
而触觉传感器阵列可实现高灵敏度区分不同颅内组织，通过触觉传感器的反馈，研究人员可以实时监测探针与脑组织的交互情况，并确保探针的稳定性和正确的定位，这种设计可作为早期预警，避免进一步的血管损伤。
2、生物学启示及动物实验
在发表的论文中详细记录了这种仿生神经探针的灵感来源，以及研发过程。
科研人员表示，由于传统的神经探针常常受到尺寸、柔软性和稳定性等方面的影响，限制了对大脑神经活动的准确记录和长期监测能力。因此，他们希望开发出一种更加柔软、精确且适应性强的探针，以改善神经记录和干预的效果。
随后研究团队发现蚊子嘴部的尖端由一系列细小而锋利的微刺组成，这些微刺能够轻易穿透皮肤并插入到血管中。基于这些观察，他们使用柔软而强韧的材料制造了微刺，并将其与微电极和其他传感器组合在一起形成探针。使得探针具有足够的柔性和弹性，可以适应神经组织的形态和运动。
此外，这种新型神经探针还采用了灵活的微电极阵列和高密度的电极通道，能够稳定地记录多个神经元的活动，提供更全面和准确的数据。研究人员还使用了生物相容性材料和特殊涂层，减少了植入后的创伤反应和组织排斥反应，提高了设备的可靠性和长期稳定性。
在植入过程中，这种神经探针还使用实时的机械和电压输出曲线监测，确保探针准确地到达目标位置和深度。为了验证这种仿生神经探针在神经信号记录和脑区植入方面的有效性和可行性，研究人员进行了一系列试验并记录了探针的表现。
动物实验
在试验过程中，研究团队首先对仿生神经探针进行了体外测试。他们使用模拟组织和动物模型来模拟实际的神经组织环境，并评估探针的插入性能、稳定性和记录效果。实验结果显示，仿生神经探针能够减少插入过程中对组织的损伤，并提供稳定的神经信号记录。
动物实验记录
随后，研究团队进行了动物实验，将仿生神经探针植入小鼠的大脑组织中。他们监测和记录了神经活动，并评估了探针的长期稳定性和记录效果。实验结果表明，仿生神经探针能够高效地记录神经信号，并在长期使用过程中保持稳定。
该研究的负责人表示，这种仿生神经探针有望为神经科学研究和脑机接口技术的发展带来重大突破。通过解决传统神经探针存在的问题，科学家们可以更深入地研究大脑活动，并为治疗神经系统疾病和开发脑机接口设备提供新的可能性。
那么随着进一步的研究和发展，这种仿生神经探针的引入是否将彻底改变我们对大脑的认知，为人类生活质量的提升带来革命性的影响呢？
