莱斯大学神经工程师Chong Xie 和他的团队获得了国立卫生研究院 290 万美元的 R01 拨款，用于开发一种最先进的可植入神经电极系统，该系统具有高度的生物相容性、不受束缚，能够稳定、长期和大规模地记录和刺激神经。

“我们的目标是通过提供一种可以与神经组织无缝集成、以细胞和毫秒分辨率记录并长时间保持功能的工具，显着提高我们对神经回路的理解，”电气和计算机工程与生物工程副教授，莱斯神经工程计划成员 Xie 说道。

该项目以 Xie 在莱斯大学纳米神经接口实验室的先前工作为基础 ，该实验室率先开发了超柔性纳米电子线探针 (NET)。 NET 可以薄至 1 微米并且非常灵活，使其与神经组织高度兼容。先前的研究表明，NET 不会产生可观察到的组织损伤或疤痕，并且能够在数月内追踪小鼠和大鼠大脑中的神经元群。

谢教授说：“神经电极一直是神经科学研究中非常强大的工具，最近它们在临床应用中也变得更加有用。十年前，神经电极具有相当大的侵入性。通过结合材料和结构，我们开发出了一种与神经组织相处融洽、功能非常强大的设备。”

过去几年，谢教授和他的团队一直致力于优化 NET，并将该设备应用于许多不同的动物模型，展示了它们在中风康复、衰老、再生医学、视觉、记忆和学习以及脊髓研究等广泛项目中的潜在效用。

现在，研究人员的目标是通过增加采样神经元的密度来提高探针的分辨率。

谢教授说：“神经元在大脑中非常密集，而且整个皮层的密度相当均匀。” “在脑组织内部，如果你朝任何方向移动 20-30 微米，你就会碰到一个神经元。在我们最初的 NET 中，我们在几毫米的距离上只有不超过 个通道。1 毫米中有 1,000 微米，因此我们能够与这些深度上的神经元进行交互，这比我们想要的少得多，也就是记录或与距离上的每个神经元进行交互，每个神经元我们都可以使用此设备接触。”

改进探针系统最重要的限制因素包括制造分辨率和后端设备，后端设备用于放大和数字化 NET 收集的信号。为了解决前者，研究人员收集了一种新制造方法的初步数据：电子束光刻。

“我们使用电子束来定义这些设备中的功能，”谢说。“这使我们能够在空间分辨率方面获得更高的分辨率。基本上，我们现在可以写入超过 100 行，而不是 10 行，这样我们就可以在相同的设备尺寸内封装 10 倍以上的通道。这将使我们能够大幅提高记录和模拟能力。”

除了优化探针外，谢和合作者还将致力于将 NET 与可植入电子设备集成，并评估其随时间的性能。为了应对后端挑战，该团队将开发专用集成电路或 ASIC ，以及用于功率传输和数据传输的系统，使神经记录设备能够完全不受束缚地运行。

项目的另一个目标是收集全面的神经记录数据集并进行彻底的表征，跟踪相同的神经元群体，以描述由于生物物理原因或电路而发生的神经活动变化。

谢说：“这项工作旨在增强我们对慢性电生理学的理解，并为稳定的大规模神经电极在神经科学中的强大应用铺平道路。”