植入式神经微电极的设计及神经电信号提取的实验研究

目的利用神经可塑性原理,应用微制造加工技术设计并制作植入式神经微电极,以探索神经电信号提取与应用的可行性。方法以硅片为电极底板,以铂铱合金丝为导线,用微制造加工技术在硅片上开孔,制作成植入式神经微电极。通过显微外科技术将电极植入大鼠坐骨神经内,经放大电路放大后,用示波器观察所提取之电信号。结果电极实物为一1 mm×1 mm的八角形物体,电极一侧为通孔,内径约300 mm,通孔周围镀有铂金,两侧各有1根导线。植入试验提示,植入后3个月,示波器观察到具有神经电信号特征的静息电位、自发电活动及动作电位。结论自行设计与制作的植入式神经微电极可提取神经电信号,该电极在实用性上明显优于目前常用的纵行神经束内电极,为神经假肢的研究提供了电极基础。

植入式多通道神经微电极的发展

人类的大脑约由800亿神经细胞构成,这些神经元之间的连接将大脑组成了一个超复杂的神经网络,要研究大脑的功能机制,破译其神经网络的信息编码原理,一个重要的方法是在大脑神经元网络中,同时观察、记录尽可能多的单个神经元活动信号。植入式多通道神经微电极作为一种可实时记录多个神经元峰电位信号的器件,在神经信号的时间分辨率和设备的便捷性方面有着其它神经成像技术不可替代的优点。在不影响大脑功能甚至动物行为的前提下,为了在大脑中植入通道数更多的电极,需要在植入式多通道电极的材料、结构、集成方式和植入及封装方法等方面不断地进行改进创新和优化。本文简要回顾了多通道微电极技术的发展历史,重点介绍了采用微加工技术制备植入式多通道微电极的发展历程和研究现状,对未来的发展趋势进行了展望。