神經界面

方英

國家納米科學中心，北京 100190

大腦研究是21世紀最富有挑戰的課題，也是當今國際科學前沿的重點研究領域。神經信號獲取是腦研究的核心部分，而構建良好的神經界面是獲得高質量神經信號的關鍵。神經界面是神經系統與外部設備進行信息傳遞的接口，其性能好壞與諸多因素相關，包括神經界面的物理化學特性等。近年來，隨著納米技術、微納電子技術和生物技術的進步，神經界面的構筑及調控均取得了一系列重要進展。例如基于硅基的神經電極和光電極實現了對大腦神經信號的高時間分辨率記錄和刺激、柔性神經電極和納米神經電極提高了植入器件與大腦神經界面的力學匹配、上轉化納米離子實現了對神經信號的低損傷調控等。此外，隨著腦研究中對多模態集成的要求，近年來發展了與光遺傳技術、電刺激技術和核磁共振技術兼容的神經界面。本專輯中收集了我國部分科學家在相關領域的研究成果和總結。

由于能夠實現高時空分辨的神經環路功能解析，微電極陣列已經成為了神經科學研究中的重要工具。曲麗娜、蔡新霞等1制作了16通道的微電極陣列并將其植入到大鼠海馬區，研究了睡眠剝奪大鼠海馬區神經電活動特征。研究結果顯示，睡眠剝奪之后，大鼠海馬區內的椎體神經元和中間神經元動作電位幅值提升，兩種神經元動作電位的發放頻率也顯著增大。此外，睡眠剝奪之后各個頻段的場電位功率均有所提升，且在δ頻段的變化最為明顯。……