薄膜神經(jīng)電極改變大腦監(jiān)測和刺激方式

　　科技日報北京9月19日電 （記者張夢然）直接放置于腦組織的柔性薄膜電極在診斷和治療癲癇方面很有前景。最近，日本東京工業(yè)大學(xué)科學(xué)家藤江敏典領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊開發(fā)出一種新型柔性神經(jīng)電極，或徹底改變皮質(zhì)電圖（ECoG）記錄和直接神經(jīng)刺激的執(zhí)行方式。研究成果發(fā)表在最新一期《先進(jìn)材料技術(shù)》上。

　　新電極的基板由稱為聚苯乙烯丁二烯共聚物（SBS）的柔性材料制成的薄膜組成。研究人員使用噴墨打印機(jī)，以金納米墨水在電極上制造導(dǎo)電線。最后，他們用另一層SBS薄膜作為絕緣層來覆蓋電路，激光穿孔微通道作為測量或刺激點。

　　通過廣泛的力學(xué)測試和模擬，研究人員證明電極能準(zhǔn)確貼合形狀不規(guī)則的腦組織。其簡單的設(shè)計和制造工藝也是一個主要優(yōu)勢，這使得電極在實際生活中能被廣泛采用。這也是第一次證明，基于印刷電子學(xué)的ECoG電極與腦組織的力學(xué)性能非常匹配。

　　團(tuán)隊利用癲癇大鼠模型進(jìn)行了數(shù)次實驗。使用新設(shè)計的ECoG電極，他們可準(zhǔn)確測量這些大鼠的一根胡須受到機(jī)械刺激時，大腦中的神經(jīng)反應(yīng)，還能可視化化學(xué)誘導(dǎo)的癲癇發(fā)作活動。

　　總體而言，這些發(fā)現(xiàn)突出了柔性薄膜神經(jīng)電極在診斷和治療腦部疾病方面的潛力。值得注意的是，即使在手術(shù)幾周后，電極也沒有在大鼠的大腦中引起任何炎癥或不良反應(yīng)，顯示了它們與生物組織的相容性。

　　研究人員計劃進(jìn)一步改進(jìn)他們的設(shè)計，使其適合臨床應(yīng)用。譬如將薄膜電極與植入式設(shè)備集成可以使其侵入性更小，對大腦的異常電活動更敏感，從而改善治療頑固性癲癇的診斷和治療策略。

　　【總編輯圈點】

　　大腦皮層的神經(jīng)元活動，可以表現(xiàn)為發(fā)出的有規(guī)律的放電節(jié)律。在頭皮上放置電極，便能記錄到反映這些皮層活動的電位變化，這就是皮質(zhì)電圖。此次，科研人員將電極植入了大腦內(nèi)部。大腦半球上布滿深淺不一的溝和裂，但新研發(fā)的柔性電極可以貼合這些不規(guī)則的凸起和凹陷，更準(zhǔn)確地記錄不同區(qū)域的神經(jīng)反應(yīng)。癲癇由腦部神經(jīng)元異常放電引起，這種緊密包裹腦組織的神經(jīng)電極，可直接對某些靶點的腦電活動進(jìn)行調(diào)節(jié)，改善癲癇患者的腦功能。