传感器阵列记录来自人脑表面的电信号

为了更好地了解大脑回路，以高空间和时间分辨率记录大脑皮层活动至关重要。当试图了解生理和病理状况时，这特别有用。现在，一系列新的大脑传感器已经开发出来，可以直接记录来自人脑表面的电信号，其细节破纪录。

该团队使用铂纳米棒(PtNRGrids)开发了可重构薄膜、数千通道神经生理学记录网格。新的大脑传感器具有由1,024个或2,048个嵌入式皮层电图(ECoG)传感器组成的密集网格。相比之下，当今手术中最常用的ECoG网格通常具有16到64个传感器，尽管可以定制具有256个传感器的研究级网格。

如果获准用于临床，该技术将为外科医生提供直接来自大脑皮层表面的大脑信号信息，其分辨率比目前的分辨率高100倍。了解大脑表面或大脑皮层组织的哪些特定区域以及何时活跃的高度详细的视角，可以为计划手术切除脑肿瘤和手术治疗耐药性癫痫提供更好的指导。

这项工作发表在《科学转化医学》杂志上，论文标题为“利用多千通道PtNRGrid进行人脑绘图，解决了时空动力学问题”。”

通过直接放置在大脑表面的传感器网格记录大脑活动——皮层电图描记术(ECoG)——已经被外科医生普遍用作一种工具，为那些对药物或其他药物没有反应的人进行脑肿瘤切除和癫痫治疗。治疗。能够以如此高分辨率记录大脑信号可以提高外科医生切除尽可能多的脑肿瘤的能力，同时最大限度地减少对健康脑组织的损害。就癫痫而言，更高分辨率的大脑信号记录能力可以提高外科医生精确识别癫痫发作的大脑区域的能力，这样就可以在不接触不涉及癫痫发作的附近大脑区域的情况下切除这些区域。

证明带有数千个传感器的ECoG网格功能良好，也为神经科学领域提供了新的机会，可以更深入地了解人类大脑的运作方式。

以更高分辨率记录大脑信号归因于该团队能够将各个传感器彼此放置得更近，而不会在附近的传感器之间产生有问题的干扰。

基于铂纳米棒的传感器网格比当今临床批准的ECoG网格更薄、更灵活。薄度和灵活性使传感器网格能够随着大脑移动，从而实现更紧密的连接和更好的读数。此外，网格上有小环形孔，可以让脑脊液通过。通过这种方式，这些灌注孔允许传感器轻松、安全地置换液体，从而支持传感器网格和大脑表面之间更好的界面。

新型铂纳米棒脑传感器网格厚度为10微米，比临床批准的1毫米厚的ECoG网格薄100倍。纳米棒嵌入一种透明、柔软且灵活的生物相容性材料(称为聚对二甲苯)中，该材料与大脑表面直接接触。电信号从大脑出发，穿过脑脊液，到达凹入聚对二甲苯内的铂纳米棒的暴露表面。这种设计产生的传感器网格与大脑表面形成紧密而稳定的连接，从而提高信号质量。

该团队实施了专门针对临床使用的设计改进。例如，定制的传感器网格可以印有专门的孔，使外科医生能够在正确的位置插入探针，并将电刺激直接施加到特定位置的脑组织。为了让更高分辨率的ECoG网格获批用于临床，研究人员共同创立了一家名为PrecisionNeurotek的初创公司。

该团队新发表的一些大鼠研究数据也证明了网格在基础神经科学研究中开辟新途径的效用。研究人员认为，该论文首次根据大脑表面记录绘制了大鼠皮质柱的图谱。过去，皮质柱的绘制只能通过在大脑表面放置一根单独的针，然后连续进行电刺激和针在大脑表面上的移动来完成。更一般地说，铂纳米棒网格在时间和空间上提供高分辨率数据，这一事实为揭示有关大脑如何工作的新知识开辟了许多新的可能性。

长期计划包括开发这些高分辨率ECoG网格的无线版本，可用于对顽固性癫痫患者进行长达30天的大脑监测。该技术还具有永久植入的潜力，可以改善瘫痪或其他神经退行性疾病患者的生活质量，这些疾病可以通过电刺激进行治疗，例如帕金森病、特发性震颤和肌张力障碍的神经运动障碍。

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