哈佛大学开发出可注射植入的柔软集成脑电极

大脑电*是研究动物大脑工作原理的重要工具，但大脑电*给人一种恐怖的联想，毕竟需要给大脑植入一个有损伤的东西，哈佛大学科学家*近开发出一种的网状大脑电*，这种电*足够柔软可以随意弯曲折叠，密集分布的大量探头能同时记录许多神经元活动，重要的是可以用注射器注射到大脑。纽约哥伦比亚大学神经技术中心主任Rafael Yuste对这一技术十分赞赏。

哈佛大学化学家Charles Lieber是该研究的负责人，他说，如果证明安全，这种网状柔软电*可以用在人类帕金森病等中枢疾病的治疗。该研究论文在6月8日发表在《自然纳米技术》杂志。

大脑的功能十分复杂，甚至被认为是自然界*复杂的结构，直到现在，科学家对神经元活动如何形成认知和情感等**功能仍然一头雾水。其中限制科学家理解大脑功能的一个障碍是没有办法同时记录和研究足够数量（如数百万）的神经元活动，通常使用的大脑电*也存在几个缺陷。即使*好大脑电*已经相对严格的电子组成的,像砂纸微妙的神经元，也只能记录少数随机神经元。固定电*容易因动物呼吸心跳引起的脑组织运动与记录神经细胞脱离，这导致电*难以进行长时间持续记录。

哈佛大学小组解决了这些问题，他们使用一种导电聚合物的网状线，这种网状结构同时具备纳米电*和半导体的作用，结构足够柔软接近大脑组织。结构非常纤细，接近95%的空间与真实组织细胞兼容性好。

2012年，该小组已经用体外细胞进行了研究，发现细胞能在这种结构周围生长，并与这些结构融合，但是当时的研究只是体外实验，如果将这种结构放入活体组织仍然是一个挑战。

该小组制造出几厘米宽度的2维网状集成电*，能用100微米直径的针头将该电*注射到大脑组织内。这种网状电*能填充在组织间隙，在计算机辅助下，纳米级电线能将神经活动电信号传递出来，也可以作为刺激电*提供电流。

科学家将16个电子元件的集成电*植入到麻醉的小鼠大脑内，可以实现同时对不同神经元进行刺激和记录的目的。集成电*和神经元能紧密联系，不容易发生脱靶现象。哈佛大学小组成员Jia Liu说，经过连续5周的记录，信号也没有消失，说明没有发生明显免疫排斥反应。该技术获得了非常理想的神经元刺激和记录效果。

他们希望植入包含更多装置的更大的电*，这种电*将包含多种感受器，能在动物清醒下记录神经活动，并开发出无线信号发送接受模式。研究小组希望将这种装置注射到新生小鼠大脑内，随着动物大脑的生长发育，网状结构自动展开，配合发卡纳米探头，实现细胞内和细胞外电活动同时记录的目的。

2014年，Lieber在一次学术会议上展示了他们的研究结果，立刻引起了与会者的高度关注。瑞典隆德大学神经纳米研究中心主任Jens Schouenborg说，这是**次解决了微小创伤情况下长时间同时刺激和记录大量神经元的技术。Jens Schouenborg曾经开发出用明胶注射针头植入脑电*的技术。他希望了解更多这种材料的生物兼容性，临床应用前需要更严格的测试。

Lieber说这种技术将能用于帕金森和中风患者脑损伤的治疗。

美国政府2013年启动45亿美元大脑研究计划，虽然Lieber小组并没有获得该项目资助，但该研究内容与大脑研究计划中的领域相符。他认为，大脑研究应该吸引更多物理学家参与进来，这对于帮助解决许多关键实验技术难题和理论问题都是非常有意义的。