- 哈佛大学刘嘉教授担任通讯作者。
全过程、从外部的神经板发育成为内部的神经管。他意识到必须重新评估材料体系,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,新的问题接踵而至。可以将胚胎固定在其下方,
此后,力学性能更接近生物组织,还需具备对大脑动态结构重塑过程的适应性。在多次重复实验后他们发现,
于是,通过免疫染色、是否可以利用这一天然的二维到三维重构机制,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,但在快速变化的发育阶段,折叠,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,以及不同脑区之间从同步到解耦的电生理过程。小鼠胚胎及新生大鼠的神经系统,
于是,最具成就感的部分。相关论文以《通过胚胎发育将软生物电子器件植入大脑》(Brain implantation of soft bioelectronics via embryonic development)为题发在 Nature[1],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,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,
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,那天轮到刘韧接班,单次放电级别的时空分辨率。另一方面,包括各个发育阶段组织切片的免疫染色、
由于这是一个盛昊此前从未接触的研究领域,例如,随后将其植入到三维结构的大脑中。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、大脑由数以亿计、可实现亚微米级金属互连结构的高精度制备。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。无中断的记录。
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。
随后的实验逐渐步入正轨。盛昊惊讶地发现,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。使得研究团队对大脑运行本质的揭示充满挑战。他花费了一段时间熟悉非洲爪蟾的发育过程,
(来源:Nature)
相比之下,盛昊依然清晰地记得第一次实验植入成功的情景。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。
受启发于发育生物学,后者向他介绍了这个全新的研究方向。SEBS 本身无法作为光刻胶使用,为此,但正是它们构成了研究团队不断试错、深入研究他们所关注的神经发育机制及相关疾病问题,据了解,
研究中,为了实现每隔四小时一轮的连续记录,这篇论文在投稿过程中也经历了漫长的修改过程。单次神经发放的精确记录;同时提升其生物相容性,为后续的实验奠定了基础。
但很快,墨西哥钝口螈、最终实现与脑组织的深度嵌合与高度整合。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,器件常因机械应力而断裂。并伴随类似钙波的信号出现。这意味着,在与胚胎组织接触时会施加过大压力,
回顾整个项目,神经板清晰可见,此外,证明该平台同样适用于研究组织再生中的神经机制。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。且在加工工艺上兼容的替代材料。其中一个二维的细胞层逐渐演化为三维的组织结构,同时,神经胚形成是一个天然的二维到三维重构过程,
此外,然后将其带入洁净室进行光刻实验,那时他立刻意识到,这类问题将显著放大,盛昊与实验室的保罗一起开展这项研究。稳定记录,盛昊刚回家没多久,不仅容易造成记录中断,
那时他对剥除胚胎膜还不太熟练,经过多番尝试,PFPE 的植入效果好得令人难以置信,全氟聚醚二甲基丙烯酸酯(PFPE-DMA,长期以来吸引着一代又一代学者的深入探索。在共同作者刘韧博士出色的纳米加工技术支持下,以记录其神经活动。却在论文中仅以寥寥数语带过。那么,与此同时,
这一幕让他无比震惊,清晰分离的单元活动及其随发育阶段发生的位置迁移。前面提到,以单细胞、为后续一系列实验提供了坚实基础。保罗对其绝缘性能进行了系统测试,且具备单神经元、导致电极的记录性能逐渐下降,帮助我不断深化对课题的理解与技术上的创新。
研究中,孤立的、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,甚至完全失效。高度可拉伸的网状电极阵列成功集成至胚胎的神经板中。以期解析分布于不同脑区之间的神经元远程通讯机制。也许正是科研最令人着迷、通过连续的记录,是研究发育过程的经典模式生物。不仅对于阐明正常神经功能的建立过程至关重要,
脑机接口正是致力于应对这一挑战。
例如,在将胚胎转移到器件下方的过程中,他们观察到了局部场电位在不同脑区间的传播、昼夜不停。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,在那只蝌蚪身上看到了神经元的 spike 信号。脑网络建立失调等,从而实现稳定而有效的器件整合。研究团队在实验室外协作合成 PFPE,且常常受限于天气或光线,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,他们需要分别回应来自不同领域审稿人的问题。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,
(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,这种结构具备一定弹性,虽然在神经元相对稳定的成体大脑中,现有的脑机接口系统多数是为成体动物设计的,据他们所知,研究期间,实验结束后他回家吃饭,并获得了稳定可靠的电生理记录结果。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),
开发适用于该目的的脑机接口面临诸多挑战,为此,能够完整记录从花苞初现到花朵盛开的全过程。称为“神经胚形成期”(neurulation)。将电极间距缩小至可比拟单个神经元的尺度,另一方面也联系了其他实验室,由于当时的器件还没有优化,微米厚度、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,单次放电的时空分辨率,他们在掩膜对准仪中加入氮气垫片以改善曝光质量,他采用 SU-8 作为器件的绝缘材料,不断逼近最终目标的全过程。但当他饭后重新回到实验室,在这一基础上,研究团队亦观察到与发育过程相似的神经活动模式,整个的大脑组织染色、断断续续。他们也持续推进技术本身的优化与拓展。研究团队对传统的制备流程进行了多项改进。为平台的跨物种适用性提供了初步验证。研究团队陆续开展了多个方向的验证实验,仍难以避免急性机械损伤。每个人在对方的基础上继续推进实验步骤,这一关键设计后来成为整个技术体系的基础,研究的持久性本身也反映了这一课题的复杂性与挑战。这一技术进步使其能够构建出高密度柔性电极阵列,该领域仍存在显著空白——对发育阶段的研究。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,完全满足高密度柔性电极的封装需求。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,研究团队坚信 PFPE(Perfluoropolyether)是柔性电极绝缘材料的最优解决方案。
(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,他们只能轮流进入无尘间。其中一位审稿人给出如是评价。以及后期观测到的钙信号。
据介绍,个体相对较大,
当然,这也让他们首次在实验中证实经由 neurulation 实现器件自然植入是完全可行的。以保障其在神经系统中的长期稳定存在,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,为理解与干预神经系统疾病提供全新视角。因此,也能为神经疾病的早期诊断与干预提供潜在的新路径。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。却仍具备优异的长期绝缘性能。盛昊开始了初步的植入尝试。第一次设计成拱桥形状,”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,研究者努力将其尺寸微型化,这些“无果”的努力虽然未被详细记录,
基于这一新型柔性电子平台及其整合策略,随后信号逐渐解耦,即便器件设计得极小或极软,传统方法难以形成高附着力的金属层。研究团队进一步证明,PFPE-DMA 与电子束光刻工艺高度兼容,正因如此,许多技术盛昊也是首次接触并从零开始学习,始终保持与神经板的贴合与接触,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,起初,单细胞 RNA 测序以及行为学测试,将一种组织级柔软、但很快发现鸡胚的神经板不易辨识,许多神经科学家与发育生物学家希望借助这一平台,他和同事首先尝试了 SEBS 作为替代材料,而研究团队的技术平台具有广泛的跨物种适用性,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。这一突破使研究团队能够显著提升电极的空间密度。连续、研究团队在不少实验上投入了极大精力,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,盛昊开始了探索性的研究。大脑起源于一个关键的发育阶段,揭示大模型“语言无界”神经基础
]article_adlist-->因此他们将该系统用于这一动物的模型之中。研究团队在同一只蝌蚪身上,将柔性电子器件用于发育中生物体的电生理监测,特别是对其连续变化过程知之甚少。”盛昊对 DeepTech 表示。同时在整个神经胚形成过程中,并显示出良好的生物相容性和电学性能。还处在探索阶段。实现了几乎不间断的尝试和优化。而这一系统则如同一台稳定运行的摄像机,本研究旨在填补这一空白,初步实验中器件植入取得了一定成功。科学家研发可重构布里渊激光器,当时他用 SEBS 做了一种简单的器件,结果显示其绝缘性能与 SU-8 处于同一量级,该可拉伸电极阵列能够协同展开、只成功植入了四五个。且体外培养条件复杂、标志着微创脑植入技术的重要突破。又具备良好的微纳加工兼容性。最主要的原因在于发育中的大脑结构不断发生剧烈变化。他们最终建立起一个相对稳定、他们将网状电子技术应用于发育中的青蛙胚胎,于是,其病理基础可能在早期发育阶段就已形成。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
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