脑科学的核心目标是解析神经电活动如何控制大脑的功能以及脑疾病的神经机制。要实现这些目标，需要精准调控与读取特定神经环路的电活动信息。近日，我国科研团队在高精度神经调控与读取技术取得新进展，相关内容以题为“Self-assembled multifunctional neural probes for precise integration of optogenetics and electrophysiology”发表在《Nature Communications》杂志。
该团队构建了一种多功能柔性神经电极技术，同步实现了大脑中基因载体的精准递送、长期光遗传学调控和神经电生理记录。基于弹性毛细自组装原理，研究人员将高通量柔性神经电极和光导元件在含有光遗传基因载体的聚合物液体中进行自组装，得到了体积只有纳升级别的多功能柔性神经电极。研究发现，这种多功能柔性神经电极能够实现基因载体在电极-神经界面的高效递送和表达。基于此，研究人员利用多功能柔性神经电极将光遗传蛋白精准表达在电极-神经界面100微米范围内，从而确保了光遗传调控神经元集群和电生理记录神经元集群在空间上高度一致。进一步利用柔性神经电极良好的生物相容性，实现了对大脑神经元电活动长达三个月以上的稳定读取与调控。
多功能柔性神经电极技术能够同步实现大脑中基因载体的精准递送、光遗传调控和长期神经电生理记录，在神经环路的精准解析和脑机接口等方面具有重要的应用前景。