植入式神经电极阵列器件与材料的研究进展

摘要

人脑与电脑通过连续高通量的信息交互来实现深度融合是神经工程领域的重要发展愿景.脑机融合技术不但可以大幅提升运动残障、精神疾病、感知觉缺失能等多种疾病患者的治疗效果,更可以将电子计算机系统中存储的海量信息以及高速数值计算能力直接传递给人脑,从而赋予个人"超能力".植入式神经电极阵列是发展宽带脑机融合智能系统所不可或缺的关键界面器件.一方面,植入式电极阵列可以同时保证大范围和高精度地记录神经元动作电位的精确发放时间和波形,为充分抽提神经信息,解读脑神经网络的活动奠定坚实基础.另一方面,借助植入式电极阵列对神经元进行高时空精度地信息写入,不但可以向脑内直接传入新信息,也可能改变神经精神疾病(例如帕金森氏症、癫痫和重度抑郁等)患者的异常神经网络活动,从而缓解症状或治疗疾病.电极阵列的微纳加工工艺、电极的理化特征及其与神经组织的界面效应是目前脑机接口技术前端研究的重要方向,而纳米材料和纳米器件等新技术在神经电子界面优化方面的重要作用也愈发明显.