中國神經(jīng)外科國際合作研究柔性高密度微陣列電極助力腦機接口首次“登頂”Science期刊

近日，北京天壇醫(yī)院神經(jīng)外科聯(lián)合斯坦福大學(xué)化學(xué)工程系鮑哲南院士、天津大學(xué)化學(xué)系胡文平教授的團隊，提出緊密貼合在腦干等不規(guī)則區(qū)域的柔性可拉伸高密度微陣列電極。這是目前世界上精度最高的柔性可拉伸微陣列電極，該技術(shù)在精準識別腦干等部位重要神經(jīng)核團、神經(jīng)傳導(dǎo)束和腫瘤功能學(xué)邊界方面具有重要的臨床轉(zhuǎn)化價值。

現(xiàn)代神經(jīng)外科以精準作為終極目標(biāo)，需要多種高科技技術(shù)的不斷助力，神經(jīng)電生理監(jiān)測即是其中的一種。實時且高精度地可視化腦內(nèi)術(shù)腔神經(jīng)傳導(dǎo)束或腦干等重要部位的神經(jīng)核團，是提高手術(shù)精準度、保護神經(jīng)功能的關(guān)鍵技術(shù)。首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院神經(jīng)外科賈旺教授團隊基于目前的臨床實踐，提出臨床問題和“卡脖子”技術(shù)瓶頸，目前應(yīng)用手持式探針對可疑核團區(qū)域直接電刺激、醫(yī)生靠想象構(gòu)建核團位置的技術(shù)體系無法滿足臨床需求，病人致殘率高。為此，北京天壇醫(yī)院神經(jīng)外科聯(lián)合斯坦福大學(xué)化學(xué)工程系鮑哲南院士、天津大學(xué)化學(xué)系胡文平教授的團隊，提出緊密貼合在腦干等不規(guī)則區(qū)域的柔性可拉伸高密度微陣列電極，有望解決以上臨床問題。

合作團隊創(chuàng)新性地采用導(dǎo)電聚合物的分子設(shè)計新策略研發(fā)出本征可拉伸電極材料，在加工到2微米尺度下仍能保持可拉伸性和高導(dǎo)電性的特征，實現(xiàn)了可拉伸有機電子器件領(lǐng)域的重大突破?；谌嵝缘膬?yōu)勢，該電極能適形于腦干或神經(jīng)外科術(shù)腔等多種不規(guī)則且組織易損傷的場景；基于可拉伸的特性，術(shù)中器械牽拉扭轉(zhuǎn)等操作不會損傷纖薄的電極；基于高導(dǎo)電性和高密度的特征，應(yīng)用該電極能精準定位到單個神經(jīng)元的精度，以“熱圖”的形式快速且準確地勾勒腦干神經(jīng)核團。

這一研究成果3月25日在線發(fā)表于《科學(xué)》期刊（Science，影響因子47.728），實現(xiàn)了中國神經(jīng)外科領(lǐng)域以第一或通訊（含共同）作者在Science頂級刊物上發(fā)表論文零的突破。斯坦福大學(xué)鮑哲南院士、天津大學(xué)王以軒副教授作為共同通訊作者，斯坦福大學(xué)蔣圓聞博士、張智濤博士、王以軒副教授和北京天壇醫(yī)院神經(jīng)外科李德嶺副教授作為共同第一作者。賈旺教授團隊在提出生物醫(yī)學(xué)問題、開展動物實驗、調(diào)試電極參數(shù)、分析數(shù)據(jù)和撰寫論文等步驟發(fā)揮重要作用。

柔性電極和柔性電子器件不僅能助力神經(jīng)外科手術(shù)更加精準，而且可以作為腦機接口中記錄神經(jīng)界面電信號、實施精準刺激的核心技術(shù)，在未來的腦科學(xué)研究與臨床轉(zhuǎn)化中將發(fā)揮重要作用。北京天壇醫(yī)院神經(jīng)外科將依托國家神經(jīng)疾病醫(yī)學(xué)中心、國家神經(jīng)系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心等平臺，繼續(xù)深入開展顱底重要神經(jīng)功能監(jiān)測新技術(shù)、神經(jīng)損傷修復(fù)新模式和肢體癱瘓病人閉環(huán)智能修復(fù)新策略等基礎(chǔ)和臨床轉(zhuǎn)化研究，從神經(jīng)外科的角度助力腦科學(xué)發(fā)展，最終惠及病人。