Science：无需颅脑手术的微型超柔韧神经探针为活体脑研究开辟了新的潜力
在一项新的研究中，美国斯坦福大学张安琪博士和哈佛大学Charles Lieber 教授等研究人员开发出了微小、超柔韧的网状神经探针，可以植入啮齿动物大脑中100微米以下的血管中。相关研究结果发表在2023年7月21日的Science期刊上，论文标题为“Ultraflexible endovascular probes for brain recording through micrometer-scale vasculature”。
在这篇论文中，这些作者通过测量大鼠大脑皮层和嗅球的场电位和单单元尖峰（single-unit spike），展示了他们的网状神经探针的潜力，而无需开颅手术，也不会损伤大脑或血管。
这项技术的独特之处在于使用了超柔韧的血管内探针，无需进行侵入性手术就能将该探针精确地送入微小血管。该探针可以进入其他方法难以安全到达的大脑区域，通过调整它们的机械性能，有选择地植入不同的大脑分支。
受基于导管的微创注射程序的启发，这些作者设计了基于聚合物的超柔韧微血管（micro-endovascular, MEV）探针，这些探针可以装入柔性微导管并从导管中进行注射。
通过微导管中的生理盐水流，MEV探针可以进入更深的血管。然后将微导管收回，将 MEV 探针留在原位。用于神经电子接口的传统颅内深度电极需要进行侵入性手术，并且在植入过程中可能会损坏神经网络。
在组织学测试中，这些探针表现出长期稳定性，免疫反应极小。这些探针不会变形或穿透血管壁，不会对血脑屏障造成损害，也不会明显减少血流量或导致神经功能障碍。
在麻醉大鼠的大脑皮层和嗅球中成功实现了体内电生理学记录。这些探针显示了分支选择性植入和操作，揭示了神经疾病模型的不同放电特性。实现了单单元活动记录，显示了跨血管壁的单细胞分辨率。
脑血管的范围从浅表皮层大血管到皮层内的微血管和毛细血管床。在大鼠大脑中，约有 5% 的血管直径大于 100 μm，研究中的 MEV 探针可以靶向这些血管。
通过进一步减小这些探针的尺寸和弯曲刚度，就可能靶向直径更小的血管。目前可用于人类和绵羊的血管内探针只能靶向直径超过 2.4 毫米的最大血管。
这些作者总结说，“这种平台技术作为一种研究工具可能能够扩展到许多神经系统疾病的检测和治疗，并可作为微创神经电子接口临床转化的基础。”
参考资料：
Anqi Zhang et al. Ultraflexible endovascular probes for brain recording through micrometer-scale vasculature. Science, 2023, doi:10.1126/science.adh3916.
Brian P. Timko. Neural implants without brain surgery. Science, 2023, doi:10.1126/science.adi9330.
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