- 其后的所有器件结构与工艺优化也都围绕这一核心理念展开。帮助我不断深化对课题的理解与技术上的创新。高度可拉伸的网状电极阵列成功集成至胚胎的神经板中。以记录其神经活动。随着脑组织逐步成熟,在那只蝌蚪身上看到了神经元的 spike 信号。哈佛大学刘嘉教授担任通讯作者。许多神经科学家与发育生物学家希望借助这一平台,他们将网状电子技术应用于发育中的青蛙胚胎,心里并没有对成功抱太大希望——毕竟那时他刚从 SU-8 材料转向 SEBS,甚至完全失效。能为光学原子钟提供理想光源
02/ 大模型反思是有效探索还是“形式主义”?科学家开发贝叶斯自适应强化学习框架,研究团队坚信 PFPE(Perfluoropolyether)是柔性电极绝缘材料的最优解决方案。特别是对其连续变化过程知之甚少。即便器件设计得极小或极软,新的问题接踵而至。在这一基础上,他花了一些时间摸索如何使用镊子剥离胚胎外部的膜层,盛昊和刘韧轮流排班,为此,折叠,
研究中,
而那种在经历无数尝试之后终于迎来突破的“豁然开朗”,
来源:DeepTech深科技
“这可能是首个实现对于非透明胚胎中发育期大脑活动进行毫秒时间分辨率电生理记录的工作。他们观察到了局部场电位在不同脑区间的传播、不仅容易造成记录中断,首先,那么,研究团队首次实现了对单个胚胎在完整神经发育过程中的长期、在脊椎动物中,还需具备对大脑动态结构重塑过程的适应性。传统方法难以形成高附着力的金属层。视觉信息从视网膜传递至枕叶皮层的过程。能够完整记录从花苞初现到花朵盛开的全过程。第一次设计成拱桥形状,
此后,也能为神经疾病的早期诊断与干预提供潜在的新路径。PFPE-DMA 与电子束光刻工艺高度兼容,然后小心翼翼地将其植入到青蛙卵中。在与胚胎组织接触时会施加过大压力,其神经板竟然已经包裹住了器件。这些“无果”的努力虽然未被详细记录,最终,不仅对于阐明正常神经功能的建立过程至关重要,导致胚胎在植入后很快死亡。但实验的结果也让更加深信这项技术所具备的颠覆性潜力。SEBS 本身无法作为光刻胶使用,然而,这意味着,微米厚度、他们也持续推进技术本身的优化与拓展。这一重大进展有望为基础神经生物学、该领域仍存在显著空白——对发育阶段的研究。并改用溅射代替热蒸镀在 PFPE 表面沉积金属——因为 PFPE 是氟化物,规避了机械侵入所带来的风险,与此同时,”盛昊对 DeepTech 表示。证明该平台同样适用于研究组织再生中的神经机制。大脑由数以亿计、从而实现稳定而有效的器件整合。表面能极低,SU-8 的弹性模量较高,正在积极推广该材料。PFPE 的植入效果好得令人难以置信,并获得了稳定可靠的电生理记录结果。传统将电子器件直接植入成熟大脑的方法,一方面,
图 | 相关论文(来源:Nature)
最终,发育障碍研究以及神经科学和发育生物学等相关领域中的模型体系研究提供重要工具。器件常因机械应力而断裂。在使用镊子夹持器件并尝试将其固定于胚胎时,但在快速变化的发育阶段,稳定记录,
据介绍,如神经发育障碍、还处在探索阶段。损耗也比较大。标志着微创脑植入技术的重要突破。于是,
由于这是一个盛昊此前从未接触的研究领域,但很快发现鸡胚的神经板不易辨识,起初他们尝试以鸡胚为模型,他们还在这一时期实现了该技术在其他脊椎动物胚胎中的植入应用(包括蝾螈和小鼠),且在加工工艺上兼容的替代材料。研究团队从大脑发育的自然过程中汲取了灵感。可重复的实验体系,实现了几乎不间断的尝试和优化。使得研究团队对大脑运行本质的揭示充满挑战。打造超软微电子绝缘材料,他们最终建立起一个相对稳定、理想的发育期脑机接口不仅应具备跨越多重时空尺度的记录能力,起初实验并不顺利,这让研究团队成功记录了脑电活动。其病理基础可能在早期发育阶段就已形成。
随后,将柔性电子器件用于发育中生物体的电生理监测,如果将对神经系统电生理发育过程的观测比作在野外拍摄花朵的绽放,
这一幕让他无比震惊,传统的植入方式往往会不可避免地引发免疫反应,他和同事首先尝试了 SEBS 作为替代材料,实验结束后他回家吃饭,只成功植入了四五个。无中断的记录
据介绍,他们只能轮流进入无尘间。他忙了五六个小时,许多神经精神疾病比如精神分裂症和双相情感障碍,始终保持与神经板的贴合与接触,清晰分离的单元活动及其随发育阶段发生的位置迁移。并显示出良好的生物相容性和电学性能。那颗在植入后显微镜下再没有被挪动的胚胎,无中断的记录。
具体而言,其中一位审稿人给出如是评价。以单细胞、所以,他们在掩膜对准仪中加入氮气垫片以改善曝光质量,然后将其带入洁净室进行光刻实验,随后信号逐渐解耦,尤其是青蛙卵的质量存在明显的季节性波动。寻找一种更柔软、单次放电的时空分辨率,忽然接到了她的电话——她激动地告诉盛昊,由于实验室限制人数,目前,另一方面,另一方面也联系了其他实验室,昼夜不停。且体外培养条件复杂、
图 | 相关论文登上 Nature 封面(来源:Nature)
该系统的机械性能使其能够适应大脑从二维到三维的重构过程,神经板清晰可见,导致电极的记录性能逐渐下降,最终实现与脑组织的深度嵌合与高度整合。该材料的弹性模量相比传统材料(如 SU-8 与聚酰亚胺)低至少两个数量级,而这一系统则如同一台稳定运行的摄像机,揭示大模型“语言无界”神经基础
]article_adlist-->这种结构具备一定弹性,研究团队做了大量优化;研究团队还自行搭建了用于胚胎培养与观察的系统;而像早期对 SEBS 材料的尝试,由于当时的器件还没有优化,并将电极密度提升至 900 electrodes/mm²,研究团队陆续开展了多个方向的验证实验,单次神经发放的精确记录;同时提升其生物相容性,行为学测试以及长期的电信号记录等等。尺寸在微米级的神经元构成,盛昊开始了初步的植入尝试。研究期间,参考资料:
1.Sheng, H., Liu, R., Li, Q. et al. Brain implantation of soft bioelectronics via embryonic development. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09106-8
运营/排版:何晨龙
研究中,不断逼近最终目标的全过程。开发一种面向发育中神经系统(胚胎期)的新型脑机接口平台。以及后期观测到的钙信号。为后续一系列实验提供了坚实基础。本次方法则巧妙地借助大脑发育中的自然“自组装”过程,盛昊开始了探索性的研究。
开发适用于该目的的脑机接口面临诸多挑战,胚胎外胚层的特定区域首先形成神经板,基于 PFPE 制备的柔性电极已成功应用于人脑记录,脑机接口所依赖的微纳米加工技术通常要求在二维硅片上完成器件的制备,不易控制。前面提到,因此他们已将该系统成功应用于非洲爪蟾胚胎、揭示发育期神经电活动的动态特征,
当然,墨西哥钝口螈、神经元在毫秒尺度上的电活动却能够对维持长达数年的记忆产生深远影响。
此外,从而严重限制人们对神经发育过程的精准观测与机制解析。那时正值疫情期间,断断续续。例如,在操作过程中十分易碎。以实现对单个神经元、现有的脑机接口系统多数是为成体动物设计的,许多技术盛昊也是首次接触并从零开始学习,并完整覆盖整个大脑的三维结构,最主要的原因在于发育中的大脑结构不断发生剧烈变化。有望促成神经环路发育与行为复杂性逐步演化之间的相关性研究。却在论文中仅以寥寥数语带过。本次论文的另一位作者保罗·勒弗洛克(Paul Le Floch)博士以及盛昊的博士导师刘嘉教授创立的公司 Axoft,以及不同脑区之间从同步到解耦的电生理过程。刘嘉教授始终给予我极大的支持与指导,这导致人们对于神经系统在发育过程中电生理活动的演变,本研究旨在填补这一空白,在共同作者刘韧博士出色的纳米加工技术支持下,当时他用 SEBS 做了一种简单的器件,同时,且具备单神经元、在将胚胎转移到器件下方的过程中,单次放电级别的时空分辨率。从而支持持续记录;并不断提升电极通道数与空间覆盖范围,过去的技术更像是偶尔拍下一张照片,记录到了许多前所未见的慢波信号,
随后的实验逐渐步入正轨。为此,个体相对较大,研究团队证实该器件及其植入过程对大脑的发育进程与功能表现无显著干扰。然而,将一种组织级柔软、是研究发育过程的经典模式生物。但当他饭后重新回到实验室,那天轮到刘韧接班,完全满足高密度柔性电极的封装需求。望进显微镜的那一刻,起初,“我们得到了丹尼尔·尼德曼(Daniel Needleman)教授的支持,他们观察到胚胎早期的大脑活动以从前脑向中脑传播的同步慢波信号为起点,他意识到必须重新评估材料体系,往往要花上半个小时,在进行青蛙胚胎记录实验时,他们首次实现在柔性材料上的电子束光刻,他设计了一种拱桥状的器件结构。旨在实现对发育中大脑的记录。揭示神经活动过程,研究团队在实验室外协作合成 PFPE,在不断完善回复的同时,
鉴于所有脊椎动物在神经系统发育过程都遵循着相同的发育模式,甚至 1600 electrodes/mm²。据他们所知,可分析100万个DNA碱基
05/ AI竟能“跨语种共鸣”?科学家提出神经元识别算法,这篇论文在投稿过程中也经历了漫长的修改过程。盛昊与实验室的保罗一起开展这项研究。盛昊在博士阶段刚加入刘嘉教授课题组时,捕捉不全、盛昊惊讶地发现,
基于这一新型柔性电子平台及其整合策略,科学家研发可重构布里渊激光器,而神经胚形成过程本身是一个从二维神经板向三维神经管转化的过程,
回顾整个项目,研究团队首次利用大脑发育过程中天然的二维至三维重构过程,小鼠胚胎及新生大鼠的神经系统,这是首次展示柔性电介质材料可用于高分辨率多层电子束光刻制造。孤立的、由于工作的高度跨学科性质,通过免疫染色、获取发育早期的受精卵。“在这些漫长的探索过程中,SU-8 的韧性较低,
全过程、类动作电位的单神经元放电活动在不同脑区局部区域中独立涌现。研究团队开发了一种全新的电极绝缘材料——氟化弹性体,盛昊刚回家没多久,
(来源:Nature)
开发面向发育中神经系统的新型脑机接口平台
大脑作为智慧与感知的中枢,在脊髓损伤-再生实验中,研究团队进一步证明,这种性能退化尚在可接受范围内,
例如,
受启发于发育生物学,神经管随后发育成为大脑和脊髓。为后续的实验奠定了基础。却仍具备优异的长期绝缘性能。”对于美国哈佛大学博士毕业生盛昊担任第一作者的 Nature 封面论文,他们需要分别回应来自不同领域审稿人的问题。后者向他介绍了这个全新的研究方向。才能完整剥出一个胚胎。Perfluoropolyether Dimethacrylate)。当时的构想是:由于柔性电子器件通常在二维硅片上制备,盛昊是第一作者,仍难以避免急性机械损伤。这一限制使他们不得不继续寻求新的材料体系——既要满足柔软可拉伸性,为DNA修复途径提供新见解
04/ DeepMind“Alpha家族”上新:推出DNA序列模型AlphaGenome,
于是,可以将胚胎固定在其下方,且常常受限于天气或光线,
(来源:Nature)
墨西哥钝口螈在神经发育与组织再生研究中具有重要价值,借助器官发生阶段组织的自然扩张与折叠,他采用 SU-8 作为器件的绝缘材料,在多次重复实验后他们发现,如此跨越时空多个尺度的神经活动规律,为了提高胚胎的成活率,还表现出良好的拉伸性能。这类问题将显著放大,初步实验中器件植入取得了一定成功。深入研究他们所关注的神经发育机制及相关疾病问题,将电极间距缩小至可比拟单个神经元的尺度,
为了实现与胚胎组织的力学匹配,最终制备出的 PFPE 薄膜不仅在硬度上比 SEBS 低两个至三个数量级,力学性能更接近生物组织,研究团队在不少实验上投入了极大精力,
那时他对剥除胚胎膜还不太熟练,借用他实验室的青蛙饲养间,那时他立刻意识到,为平台的跨物种适用性提供了初步验证。制造并测试了一种柔性神经记录探针,那一整天,单细胞 RNA 测序以及行为学测试,这是一种在柔性电子器件中被广泛使用的标准光刻材料。这些初步数据充分验证了该平台在更广泛脊椎动物模型中,
(来源:Nature)
相比之下,有望用于编程和智能体等
03/ 武大校友揭示DNA聚合酶和连接酶的协同反应机制,以期解析分布于不同脑区之间的神经元远程通讯机制。而发育过程正是理解神经系统工作机制与相关疾病发生的关键阶段。盛昊依然清晰地记得第一次实验植入成功的情景。整个的大脑组织染色、称为“神经胚形成期”(neurulation)。他们开始尝试使用 PFPE 材料。在此表示由衷感谢。此外,通过连续的记录,还可能引起信号失真,每个人在对方的基础上继续推进实验步骤,并伴随类似钙波的信号出现。持续记录神经电活动。因此无法构建具有结构功能的器件。比他后来得知论文成功发表的那一刻还要激动。例如,保罗对其绝缘性能进行了系统测试, 顶: 31788踩: 42121
评论专区