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中國科學(xué)家研發(fā)柔性腦機(jī)接口，在10Hz左右找到α波( 三 )

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進(jìn)而，為了探究水凝膠與腦部組織的相互作用，將水凝膠植入腦組織上，通過蘇木素-伊紅染色（病理組織切片最經(jīng)常最廣泛使用的一種常規(guī)染色法）和動(dòng)物飲食行為、情緒評(píng)估等，證實(shí)植入式水凝膠腦機(jī)接口具有出色的生物相容性，不會(huì)對(duì)腦組織造成損傷，并在植入后可被無損取出 。

中國科學(xué)家研發(fā)柔性腦機(jī)接口，在10Hz左右找到α波

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圖3.超軟水凝膠植入10天后仍能從腦組織表面取下，且不損壞組織 。
另據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)還和北京軍事醫(yī)學(xué)研究院江小霞老師合作，采用輕度創(chuàng)傷性腦損傷（mTBI）模型評(píng)估水凝膠對(duì)神經(jīng)炎癥的抑制作用，用于評(píng)估材料與腦組織相互作用 。
通過對(duì)大腦皮層和海馬區(qū)的星膠和小膠標(biāo)志物進(jìn)行免疫熒光染色，發(fā)現(xiàn)水凝膠能夠有效降低神經(jīng)炎癥實(shí)現(xiàn)腦組織處免疫逃逸 。至此，該水凝膠可滿足可植入式腦機(jī)接口臨床需求 。
中國科學(xué)家研發(fā)柔性腦機(jī)接口，在10Hz左右找到α波

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圖4. 輕度創(chuàng)傷性腦損傷（mTBI）模型中水凝膠能抑制神經(jīng)炎癥 。
綜合以上性能評(píng)估，證實(shí)此次設(shè)計(jì)的水凝膠基腦機(jī)接口材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：良好的導(dǎo)電性、濕環(huán)境下對(duì)大腦的粘附性、類大腦的超軟特性、免疫活性、植入體內(nèi)后性能的穩(wěn)定性等 。
第三步，材料應(yīng)用 。
基于以上優(yōu)異性能，為了全方位評(píng)估該水凝膠作為腦機(jī)接口的應(yīng)用潛力，研究人員與電子科大合作開展水凝膠原位轉(zhuǎn)印電路構(gòu)建的植入式腦機(jī)接口，其可以準(zhǔn)確地記錄顱內(nèi)皮層腦電信號(hào)（ECoG） 。（圖5）
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圖5. 超軟水凝膠腦機(jī)接口無縫貼合在大腦皮層處用于監(jiān)測(cè)顱內(nèi)ECoG信號(hào)
如前所述，他們還和法國Dreem公司合作，將水凝膠與柔性電路集成形成具有粘附性的水凝膠腦機(jī)接口，作為可穿戴式電極，采集頭皮腦電信號(hào)（腦電圖） 。（圖6）
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圖6. 組織粘附、超軟 BMI 用于表皮腦電信號(hào)和眼電信號(hào)（EOG）的記錄 。
未來將嘗試解決水凝膠腦機(jī)接口生物降解問題研究人員表示，該研究的內(nèi)容重點(diǎn)工作在于材料體系的設(shè)計(jì)，在其作為腦機(jī)接口方面做了初步的嘗試 。
后期，該團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)圍繞這一課題進(jìn)行更加系統(tǒng)和深入研究，并將嘗試解決水凝膠腦機(jī)接口生物降解問題，避免植入后的二次取出造成的組織損傷 。
其次，將對(duì)水凝膠腦機(jī)接口在長期腦電信號(hào)監(jiān)測(cè)、并未對(duì)動(dòng)物的行為學(xué)進(jìn)行過多的評(píng)價(jià)，除了常見的開放曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，水迷宮、新物體識(shí)別、懸尾、強(qiáng)迫游泳等，對(duì)動(dòng)物認(rèn)知學(xué)習(xí)能力或情緒的評(píng)價(jià)也是非常重要的，例如，監(jiān)測(cè)創(chuàng)傷性損傷大鼠腦電信號(hào)的同時(shí)，對(duì)其行為學(xué)進(jìn)行評(píng)估，從表型觀察水凝膠基腦機(jī)接口對(duì)神經(jīng)炎癥的抑制作用，并探索對(duì)腦組織的修復(fù)情況 。
-End-
參考：1、Wang, X., Sun, X., Gan, D., Soubrier, M., Chiang, H. Y., Yan, L., ... & Lu, X. (2022). Bioadhesive and conductive hydrogel-integrated brain-machine interfaces for conformal and immune-evasive contact with brain tissue.


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