薄膜神经电极改变大脑监测和刺激方式

9月19日电 直接放置于脑组织的柔性薄膜电极在诊断和治疗癫痫方面很有前景。最近，日本东京工业大学科学家藤江敏典领导研究团队开发出一种新型柔性神经电极，或彻底改变皮质电图（ECoG）记录和直接神经刺激的执行方式。研究成果发表在最新一期《先进材料技术》上。

新电极的基板由称为聚苯乙烯丁二烯共聚物（SBS）的柔性材料制成的薄膜组成。研究人员使用喷墨打印机，以金纳米墨水在电极上制造导电线。最后，他们用另一层SBS薄膜作为绝缘层来覆盖电路，激光穿孔微通道作为测量或刺激点。

通过广泛的力学测试和模拟，研究人员证明电极能准确贴合形状不规则的脑组织。其简单的设计和制造工艺也是一个主要优势，这使得电极在实际生活中能被广泛采用。这也是第一次证明，基于印刷电子学的ECoG电极与脑组织的力学性能非常匹配。

团队利用癫痫大鼠模型进行了数次实验。使用新设计的ECoG电极，他们可准确测量这些大鼠的一根胡须受到机械刺激时，大脑中的神经反应，还能可视化化学诱导的癫痫发作活动。

总体而言，这些发现突出了柔性薄膜神经电极在诊断和治疗脑部疾病方面的潜力。值得注意的是，即使在手术几周后，电极也没有在大鼠的大脑中引起任何炎症或不良反应，显示了它们与生物组织的相容性。

研究人员计划进一步改进他们的设计，使其适合临床应用。譬如将薄膜电极与植入式设备集成可以使其侵入性更小，对大脑的异常电活动更敏感，从而改善治疗顽固性癫痫的诊断和治疗策略。

大脑皮层的神经元活动，可以表现为发出的有规律的放电节律。在头皮上放置电极，便能记录到反映这些皮层活动的电位变化，这就是皮质电图。此次，科研人员将电极植入了大脑内部。大脑半球上布满深浅不一的沟和裂，但新研发的柔性电极可以贴合这些不规则的凸起和凹陷，更准确地记录不同区域的神经反应。癫痫由脑部神经元异常放电引起，这种紧密包裹脑组织的神经电极，可直接对某些靶点的脑电活动进行调节，改善癫痫患者的脑功能。