弹出式电极装置可以帮助大脑的三维测绘

了解大脑内的神经界面对于了解衰老、学习、疾病进展等至关重要。然而，为了更好地了解人类大脑而研究动物大脑神经元的现有方法都存在局限性，从过于侵入性到没有检测到足够的信息。一种新开发的弹出式电极设备可以收集关于单个神经元及其相互作用的更深入的信息，同时限制脑组织损伤的可能性。

研究人员由“Larry”Cheng，工程学院工程科学和力学纪念副教授James L. Henderson, Jr共同领导，他们的研究结果发表在npj柔性电子。

Cheng说:“理解大脑中大量神经元细胞之间的连通性是一个挑战。”“过去，人们开发了一种直接放在大脑皮层上的设备，以检测大脑皮层上的信息表层这种方法的侵入性更小。但如果不将该设备插入大脑，就很难检测皮层间信息。”

为了应对这一限制，研究人员开发了插入大脑的探针电极。这种方法的问题是，如果不进行多次探测，就不可能获得神经元和大脑的3D布局，这些探针很难放置在灵活的表面上，而且对大脑的损伤太大大脑组织．

程说:“为了解决这个问题，我们采用了弹出式设计。”“我们可以制造出分辨率和性能与现有制造相当的传感器电极。但与此同时，在它们被插入大脑之前，我们可以将它们弹出到三维几何中。它们类似于儿童立体书:你有扁平的形状，然后你施加压缩力。它将2D图像转换为3D图像。它提供了一个性能堪比2D设备的3D设备。”

研究人员表示，除了插入大脑后弹出三维空间的独特设计外，他们的设备还使用了以前从未以这种特殊方式使用过的材料组合。具体来说，他们使用了聚乙二醇这是一种以前曾被用作生物相容性涂层以产生硬度的材料，这不是以前使用过的目的。

韩国延世大学的联合通讯作者Ki Jun Yu说:“要将设备插入大脑，它需要很硬，但设备进入大脑后，它需要很灵活。”“所以我们使用了一种可生物降解的涂层，为设备提供了坚硬的外层。一旦设备进入大脑，坚硬的涂层就会溶解，恢复最初的灵活性。将该设备的材料结构和几何结构结合在一起，我们将能够从大脑获得输入，以研究3D神经元连接。”

研究的下一步包括迭代设计，使其不仅有利于更好地了解大脑，而且有利于手术和疾病治疗。

Cheng说:“除了动物研究，该设备的一些应用可能是手术或治疗疾病，你可能不需要取出该设备，但你肯定想确保该设备在很长一段时间内具有生物相容性。”“将结构设计得尽可能小、柔软和多孔是有益的大脑组织可以渗透进去，并能够使用该设备作为支架，在其上生长，从而实现更好的恢复。我们还想使用使用后可以溶解的可生物降解材料。”