用红外柔性光电纤维控制和记录大脑活动

光遗传学和红外神经刺激 (INS) 构成了神经科学中使用光研究和控制神经元活动的强大工具箱。后一种光学方法 (INS) 最近作为一种用于研究中枢和周围神经系统的无转基因光学技术获得了发展势头，因此构成了一种有前途的神经和神经退行性疾病治疗方法。到目前为止，从未报道过柔软的、生物相容的基于红外线纤维的神经接口。此外，大多数 INS 研究依赖于单向玻璃纤维，而不是可以同时刺激和记录活动的双向接口。

在Light Science & Application发表的一篇新论文中，由丹麦技术大学电气和光子工程系神经器件和气体光子学组组长 Christos Markos 教授和大学神经科学系 Berg 实验室负责人 Rune W. Berg 教授领导的科学家团队哥本哈根大学开发了一种基于非常规软光学聚合物的新型集成光纤，能够传输此类材料以前无法达到的波长的红外光。这种纤维构成了开发柔软的双向神经接口的基础，用于在啮齿动物的脑组织内传输红外线和收集产生的电生理信号。开发的植入物可以在组织炎症最小的情况下完成这项具有挑战性的任务。在体内，红外脉冲不会损伤神经元组织。这些界面在体内进行了急性(麻醉下)和慢性实验的测试和比较，以验证它们在数周内对标准记录电极的稳健性。报告的方法和设备将为在慢性实验中使用 INS 进行脑回路的新研究铺平道路，并提高将这种强大技术转化为临床环境的可能性。

所展示的基于高性能聚合物的纤维神经接口构成了一个平台，未来可以看到更多功能的集成，例如原位药物递送和荧光成像，为神经科学家提供研究不同大脑回路和功能的多功能工具具有高空间分辨率且无需遗传操作。科学家们总结了他们工作带来的主要创新：

“这篇论文是一个多学科的突破性报告：i)制造了一种能够传输红外波长 (2 μm) 光的新型光电聚合物纤维，这为该光谱带的光纤社区创造了新的研究方向，ii )使用最柔软的热塑性全氟聚合物来增强生物相容性、柔韧性和超高数值孔径，iii)这种新型纤维在开发第一个单片、柔软、多功能、生物相容性 INS 界面中的应用。”

“我们的软神经接口可以显着推进这种技术在大脑深部区域和慢性病环境中的使用，从而更好地理解电路层面的神经机制。所用纤维材料的生物相容性和可灭菌性，也可以增加将研究结果转化为开发人类神经疾病新疗法的潜力。” 科学家预测。

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