图 可变形电极阵列用于颅内植入展开示意图
在国家自然科学基金项目（批准号：T2188101、21972005）等资助下，北京大学段小洁研究员团队在微创大面积神经接口构建方面取得进展。研究成果以“可变形脑皮层电极阵列用于微创大面积颅内脑活动扫描（Shape-changing electrode array for minimally invasive large-scale intracranial brain activity mapping）”为题，于2024年1月24日在《自然•通讯》（Nature Communications）杂志发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-44805-2。
近年来，神经科学的研究重点已经从局部神经活动转向大规模动态神经网络。很多脑机接口很大程度上依赖于大空间规模神经接口的构建。脑皮层电极位于大脑表面，具有高时空分辨率、高信噪比和宽信号带宽等优点。然而，大面积电极阵列植入可能引起大范围颅骨/硬脑膜的手术风险，从而限制了其应用。因此，如何在保持颅骨/硬脑膜基本完整的情况下植入大面积的神经电极是一个迫切需要解决的难题。
段小洁研究员团队开发了一种柔性大面积可变形电极阵列，采用镍钛形状记忆合金驱动，实现了大面积柔性电极体外聚缩，通过颅骨/硬脑膜微小窗口植入，在体内自行展开（图）。该团队使用可变形电极成功实现了对鼠癫痫发作期间以及犬苏醒期间的脑部神经电信号的高时空分辨率的记录。此外，对大鼠的磁共振成像和组织学研究证实，植入过程具有最小侵入性，柔性大面积可变形电极阵列具有长期生物安全性。
柔性大面积可变形电极阵列解决了植入大面积皮层电极时，需要大规模颅骨/硬脑膜去除的难题，能够以最小的侵入方式、高时空分辨率、高信噪比映射健康和疾病状态下脑网络电生理活动，在脑科学研究以及脑机接口应用方面具有巨大的潜力。