Nat Commun | 新型ECoG技术推动微创神经接口的革新

主要观点总结

本文介绍了剑桥大学工程系及生物医学工程研究所研究人员开发的集成软流体驱动技术的柔性薄膜电极阵列MI-ECoG（微创电皮层图），该装置能够通过受折纸启发的折叠方式压缩并通过小型钻孔颅骨开窗植入大脑，实现大面积皮层覆盖。该技术为微创手术大面积神经接口的实现提供了临床可行的途径。

关键观点总结

关键观点1: 技术背景

电皮层图记录（ECoG）是一种神经接口技术，能够实现对大脑皮层的高时空分辨率电生理学记录。然而，大面积ECoG阵列的植入是一种高度侵入性的手术，存在感染、手术并发症和术后修复的风险，限制了ECoG技术的广泛应用。

关键观点2: 技术特点

MI-ECoG是一种大型柔软的神经接口设备，可以折叠成小型结构，通过钻孔颅骨开窗将其置于皮层表面下方。通过集成软流体驱动技术，该设备可以通过充气在原位展开，覆盖大面积皮层区域并进行神经记录。

关键观点3: 关键技术点

MI-ECoG的设计涉及薄膜制造技术、软光刻和光刻技术等。其关键技术点包括设备结构、压力耐受性、术中跟踪、电极阵列、硬膜下部署等。

关键观点4: 体外机械测试

MI-ECoG能够承受高达34-37千帕的空气压力和77-89千帕的水压力，耐压能力显著高于其他研究中使用的神经植入设备。在体外模型中，MI-ECoG能够完全扩展，成功模拟了其在猪脑模型中的行为。

关键观点5: 生物活体测试

MI-ECoG在猪模型中的成功应用得到证明。植入过程中使用适当的空气压力，确保MI-ECoG在大脑表面实现良好的皮层接触。术后，MI-ECoG成功记录皮层脑活动，与传统PtIr ECoG记录的信号相当。

关键观点6: 讨论与未来展望

研究团队讨论了在现代医疗领域实现微创且高效的神经接口的挑战，并指出MI-ECoG设备的高度灵活性以及未来的优化方向。他们计划整合MI-ECoG设备与机器人和手术神经导航系统，以提升手术的精准度和安全性。该设备有望在更广泛的临床应用中发挥作用，为生物电子医学领域开辟新的发展方向。

文章预览

ECoG（Electrocorticography，电皮层图记录）是一种成熟的神经接口技术，通过电极阵列对大脑皮层表面进行大面积记录。通常，ECoG置于大脑皮层的外侧或内侧，能够实现对大脑广泛区域的高时空分辨率电生理学记录。目前，ECoG阵列已在临床上作为癫痫治疗的诊断工具。然而，大面积ECoG阵列的植入是一种高度侵入性的手术，增加了感染、手术并发症和术后修复的风险，限制了ECoG技术的广泛应用。 近期，剑桥大学工程系及生物医学工程研究所的研究人员开发了一种集成软流体驱动技术的柔性薄膜电极阵列，展示了一种微创皮层下形状可变的大面积电皮层图记录装置MI-ECoG（微创电皮层图）。这种包含32电极的装置可以通过受折纸启发的折叠方式进行压缩，并通过小型钻孔颅骨开窗植入大脑，实现大面积皮层覆盖。该ECoG记录装置为微创手术大面积神经接口 ………………………………