学术讲座｜段小洁教授 大时空尺度脑机接口的构建与应用

2024年07月25日

2024年7月17日，谢晓亮主任主持召开学术讲座，本次讲座邀请到北京大学未来技术学院段小洁教授进行了题为“大时空尺度脑机接口的构建与应用”的学术报告，分享了高通道微电极技术的最新进展。

谢晓亮主任主持

段小洁教授现任北京大学未来技术学院生物医学工程系长聘副教授，博士生导师。段教授实验室主要致力于新型植入式神经电极阵列的研制与脑机接口应用研究。

段小洁教授分享报告

讲座背景：

神经活动的采集和记录是脑科学研究以及相关转化应用的核心问题之一，目前既有磁共振、脑磁、脑电、近红外等无创技术，也有一系列有创技术。其中颅内电生理技术从早期的玻璃毛细管微电极、钨丝电极，到目前还在使用的犹他阵列等硅基电极，经过大半个世纪的发展，在近十年取得了一系列突破，广为人知的如以Neuralink公司产品为代表的柔性微丝电极，以及以Neuropixels为代表的刚性探针等等。段教授的工作旨在这些技术的基础上，开发一系列柔性探针技术，实现高通道的单细胞电活动记录，并探索新技术在基础和转化脑科学上的应用。

讲座内容：

段教授首先介绍了神经活动采集技术的历史沿革和当前几种颅内电生理技术及其特点，随后重点介绍了其团队的三方面工作。首先是团队开发的柔性高通道探针Neuroscroll，是由高柔性微米级厚度MEA薄膜绕卷而成，长度根据设计和需要可为1~9厘米不等，具有良好的柔性和韧性；电极微丝的接头位点排列在薄膜一侧，绕卷后在探针上以可调整的排列方式形成目前最多1024个通道的阵列。信号经由薄膜绕圈走线传输到探针尾部的焊盘群，再传输到外部的64导芯片群完成30kHz最高1024导的信号采集。这一技术方案解决了在微型探针中整合上千通道并传出信号完成采集的难题，并在多种动物模型中完成了验证，同时采集了多达739个单神经元（猕猴数据）的电活动。此外，段教授还开发了一种微创皮层脑电记录（ECoGs）技术和一种微电极DBS技术。前者利用镍钛记忆合金网作为形状制动器，可实现柔性微电极阵列在硬膜微创植入后沿皮层表面展开；后者采用10~70微米直径的石墨烯电极，相较传统的铂电极更细，在以微电极形式承载刺激电流上具有良好性能，同时具有更好的核磁兼容性，伪影更小，在抑郁模型大鼠外侧缰核上的实验初步显示了这一技术在精准刺激核团亚区并进行后续刺激机理研究的潜力。       

科研人员提问与交流

段教授此次讲座吸引了脑科学及相关领域科学家、科研人员及学生参会。在讲座内容结束后，段教授与参会人员就微型电极的技术细节、电记录与磁共振及单细胞组学技术的联用、脑机等领域的发展动态等方面展开了热烈讨论。

昌平实验室开展学术讲座系列活动，邀请知名学者专家开展专题讲座，努力打造特色化、专业化、品牌化学术交流活动，为打造世界一流生命科学创新高地提供良好学术平台。