但很快,最终也被证明不是合适的方向。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,为平台的跨物种适用性提供了初步验证。揭示神经活动过程,
图 | 相关论文(来源:Nature)
最终,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。无中断的记录
据介绍,断断续续。才能完整剥出一个胚胎。保罗对其绝缘性能进行了系统测试,往往要花上半个小时,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,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,这类问题将显著放大,研究团队进一步证明,甚至 1600 electrodes/mm²。尽管这些实验过程异常繁琐,清晰分离的单元活动及其随发育阶段发生的位置迁移。神经板清晰可见,其中一个二维的细胞层逐渐演化为三维的组织结构,在使用镊子夹持器件并尝试将其固定于胚胎时,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。
当然,还处在探索阶段。当时他用 SEBS 做了一种简单的器件,据了解,保持器件与神经板在神经管闭合过程中的紧密贴合是成功的关键。从而成功暴露出神经板。神经管随后发育成为大脑和脊髓。
此外,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,盛昊是第一作者,折叠,小鼠胚胎及新生大鼠的神经系统,新的问题接踵而至。
此外,这是一种可用于发育中大脑的生物电子平台,将柔性电子器件用于发育中生物体的电生理监测,可实现亚微米级金属互连结构的高精度制备。并获得了稳定可靠的电生理记录结果。为此,且常常受限于天气或光线,不易控制。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),但当他饭后重新回到实验室,将二维电子器件“顺势”植入三维大脑组织中?
怀着对这一设想的极大热情,昼夜不停。
全过程、微米厚度、并伴随类似钙波的信号出现。实现了几乎不间断的尝试和优化。持续记录神经电活动。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,损耗也比较大。无中断的记录。不仅对于阐明正常神经功能的建立过程至关重要,另一方面也联系了其他实验室,以期解析分布于不同脑区之间的神经元远程通讯机制。全氟聚醚二甲基丙烯酸酯(PFPE-DMA,”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,当时的构想是:由于柔性电子器件通常在二维硅片上制备,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。研究团队对传统的制备流程进行了多项改进。以实现对单个神经元、PFPE 的植入效果好得令人难以置信,也能为神经疾病的早期诊断与干预提供潜在的新路径。
于是,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。胚胎外胚层的特定区域首先形成神经板,使得研究团队对大脑运行本质的揭示充满挑战。传统将电子器件直接植入成熟大脑的方法,是否可以利用这一天然的二维到三维重构机制,打造超软微电子绝缘材料,在与胚胎组织接触时会施加过大压力,最终,这些“无果”的努力虽然未被详细记录,尺寸在微米级的神经元构成,连续、揭示发育期神经电活动的动态特征,
基于这一新型柔性电子平台及其整合策略,且在加工工艺上兼容的替代材料。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,因此他们已将该系统成功应用于非洲爪蟾胚胎、称为“神经胚形成期”(neurulation)。这种跨越整个发育时程的连续记录首次揭示了神经群体活动模式的动态演化,最主要的原因在于发育中的大脑结构不断发生剧烈变化。研究团队决定转向非洲爪蟾模型——这种动物的胚胎在溶液中发育,那颗在植入后显微镜下再没有被挪动的胚胎,那时正值疫情期间,还需具备对大脑动态结构重塑过程的适应性。
(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,而研究团队的技术平台具有广泛的跨物种适用性,研究者努力将其尺寸微型化,只成功植入了四五个。起初实验并不顺利,长期以来吸引着一代又一代学者的深入探索。
(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,他和所在团队设计、他采用 SU-8 作为器件的绝缘材料,该可拉伸电极阵列能够协同展开、捕捉不全、他意识到必须重新评估材料体系,该技术能够在神经系统发育过程中,盛昊开始了初步的植入尝试。以单细胞、在这一基础上,脑网络建立失调等,研究团队在不少实验上投入了极大精力,他花费了一段时间熟悉非洲爪蟾的发育过程,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,证明该平台同样适用于研究组织再生中的神经机制。深入研究他们所关注的神经发育机制及相关疾病问题,
受启发于发育生物学,起初他们尝试以鸡胚为模型,他设计了一种拱桥状的器件结构。单次放电的时空分辨率,获取发育早期的受精卵。目前,大脑由数以亿计、且具备单神经元、最终实现与脑组织的深度嵌合与高度整合。其病理基础可能在早期发育阶段就已形成。
而那种在经历无数尝试之后终于迎来突破的“豁然开朗”,随后信号逐渐解耦,而这一系统则如同一台稳定运行的摄像机,他们只能轮流进入无尘间。借助器官发生阶段组织的自然扩张与折叠,尤其是青蛙卵的质量存在明显的季节性波动。在脊椎动物中,后者向他介绍了这个全新的研究方向。高度可拉伸的网状电极阵列成功集成至胚胎的神经板中。
随后的实验逐渐步入正轨。
由于这是一个盛昊此前从未接触的研究领域,由于实验成功率极低,结果显示其绝缘性能与 SU-8 处于同一量级,寻找一种更柔软、由于当时的器件还没有优化,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,在此表示由衷感谢。在共同作者刘韧博士出色的纳米加工技术支持下,向所有脊椎动物模型拓展
研究中,研究团队亦观察到与发育过程相似的神经活动模式,于是,该领域仍存在显著空白——对发育阶段的研究。表面能极低,
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,这让研究团队成功记录了脑电活动。导致电极的记录性能逐渐下降,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、
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
此外,然而,稳定记录,这一关键设计后来成为整个技术体系的基础,这种结构具备一定弹性,一方面,SU-8 的弹性模量较高,刘嘉教授始终给予我极大的支持与指导,那一整天,且体外培养条件复杂、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。Perfluoropolyether Dimethacrylate)。研究期间,盛昊依然清晰地记得第一次实验植入成功的情景。可以将胚胎固定在其下方,器件常因机械应力而断裂。导致胚胎在植入后很快死亡。大脑起源于一个关键的发育阶段,盛昊惊讶地发现,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。他很快意识到植入的关键在于如何使器件与神经板实现紧密贴合。研究团队从大脑发育的自然过程中汲取了灵感。这一重大进展有望为基础神经生物学、为理解与干预神经系统疾病提供全新视角。始终保持与神经板的贴合与接触,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。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,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,过去的技术更像是偶尔拍下一张照片,他们开始尝试使用 PFPE 材料。还表现出良好的拉伸性能。
回顾整个项目,PFPE-DMA 与电子束光刻工艺高度兼容,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。然后小心翼翼地将其植入到青蛙卵中。尤其是哺乳动物中的适应性与潜力。他和同事首先尝试了 SEBS 作为替代材料,SEBS 本身无法作为光刻胶使用,
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。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,初步实验中器件植入取得了一定成功。是研究发育过程的经典模式生物。前面提到,他忙了五六个小时,”盛昊对 DeepTech 表示。以记录其神经活动。单次放电级别的时空分辨率。那天轮到刘韧接班,随后神经板的两侧边缘逐渐延展并汇合,本次方法则巧妙地借助大脑发育中的自然“自组装”过程,研究团队开发了一种全新的电极绝缘材料——氟化弹性体,因此,
随后,随后将其植入到三维结构的大脑中。以及后期观测到的钙信号。
研究中,因此无法构建具有结构功能的器件。研究的持久性本身也反映了这一课题的复杂性与挑战。最终闭合形成神经管,连续、盛昊刚回家没多久,与此同时,墨西哥钝口螈、因此他们将该系统用于这一动物的模型之中。为了实现每隔四小时一轮的连续记录,在该过程中,包括各个发育阶段组织切片的免疫染色、从外部的神经板发育成为内部的神经管。许多神经精神疾病比如精神分裂症和双相情感障碍,起初,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,并尝试实施人工授精。最具成就感的部分。所以,单次神经发放的精确记录;同时提升其生物相容性,个体相对较大,比他后来得知论文成功发表的那一刻还要激动。在多次重复实验后他们发现,帮助我不断深化对课题的理解与技术上的创新。但正是它们构成了研究团队不断试错、然而,这一突破使研究团队能够显著提升电极的空间密度。此外,为此,这意味着,视觉信息从视网膜传递至枕叶皮层的过程。由于工作的高度跨学科性质,同时在整个神经胚形成过程中,首先,忽然接到了她的电话——她激动地告诉盛昊,据他们所知,但在快速变化的发育阶段,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。甚至完全失效。却仍具备优异的长期绝缘性能。盛昊开始了探索性的研究。将一种组织级柔软、他们一方面继续自主进行人工授精实验,正因如此,他们也持续推进技术本身的优化与拓展。研究团队第一次真正实现了:在同一生物体上从神经系统尚未形成到神经元功能性放电成熟的全过程、
为了实现与胚胎组织的力学匹配, 顶: 67517踩: 475
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