前沿动态：Science Advances - 水凝胶封装轴突束的光控“活电极”，用于突触脑机接口

来源：今日新材料

脑机接口的概念已经出现很多科幻作品中。而在医学领域，通过电刺激来进行神经调节或捕获大脑中的神经元活动的神经记录的神经接口已在医疗应用领域开发，用于帮助减轻帕金森氏病、癫痫病和其他神经退行性疾病的影响。两个显著的成果包括为听力障碍者提供人工耳蜗和为神经肌肉疾病患者提供思想驱动的计算机控制。现有植入式的微电极主要无机物，并且利用电刺激进行调节。这种电神经调节受限于无法在电荷注入量内靶向特定神经元或神经元亚型。虽然光遗传学可以在一定程度上改善神经调节的特异性，但是组织的光散射特性会阻止深度超过几百微米的神经元的精确光刺激。并且在与大脑的兼容性，靶标特异性和长期稳定性等方面都依然存在挑战。为了解决这些问题，美国宾夕法尼亚州大学D. Kacy Cullen教授团队开发了可植入的“活体”电极，这种电极由活动的皮层神经元和软水凝胶圆柱中受保护的轴突束组成，用于光学生物监测和大脑活动的调节。作者使用光遗传学和组织工程学技术来创建水凝胶封装功能性轴突神经元群体的活体电极，并展示了其体外生物制造和靶向递送和存活率场景。在活体实验中，可以实现体内光驱动的突触传递的神经调节的传递。这些研究为定向移植的神经接口转化工具的实用性奠定了基础。


文献链接：
Development of optically controlled“living electrodes”with long-projecting axon tracts for a synaptic brain-machine interface，Science Advances，2021

原文链接：
https://www.toutiao.com/i6925627058438144525/