17、神经营养电极在人类大脑皮层的长期记录验证

神经营养电极在人类大脑皮层的长期记录验证

1. 引言

开发可靠的神经接口对于实现终身皮层控制假肢设备（如机械臂、瘫痪肢体或语音设备）至关重要。传统的尖齿电极或线电极使用寿命不长，几年后几乎没有有用的信号。而神经营养电极采用了截然不同的方法，它允许大脑神经毡生长到电极尖端。电极尖端成功固定在神经毡内，已实现了超过十年的功能性单单元记录。

过去几十年里，开发了多种类型的长期电极，如尖齿电极、线电极等，它们能在数月或数年内成功记录信号。然而，信号质量会逐渐下降，例如犹他阵列在3年后只有43%的电极能产生可用的单单元记录，人类中原始的96个信号3年后仅剩下15%。信号损失会导致功能严重退化，尽管仍保留一些功能。过去十年，人们努力研究导致信号丢失的因素，包括微运动导致的信号幅度波动，以及神经胶质瘢痕使记录尖端与被记录神经元分离，从而导致信号丢失或严重退化。但这些问题仍未得到令人满意的解决。

1986年，一种新的慢性脑信号记录方法出现。它不是将电极插入大脑神经毡，而是让神经毡生长到盘绕线电极的空心锥形玻璃尖端。该尖端浸有营养因子以诱导神经组织生长。插入后的数周和数月内，神经组织会生长并穿过2毫米的玻璃尖端，形成神经毡桥，从而将电极固定在皮层内。

2. 方法

2.1 电极组装

电极的组装之前已有详细描述。简单来说，2毫米的玻璃锥形尖端包含2到8根2密耳特氟龙绝缘的金线，用于记录长入的神经突的轴突放电。首先将金线盘绕以缓解应变，然后适当弯曲形成一个搁板，沿着皮层表面放置，防止插入过深。尖端由玻璃吸管制成，尖端直径为25到50微米，上部开口直径为数百微米，为记录线提供放置空间。最多可在玻璃锥内放置七根线，并用甲基丙烯酸甲酯胶水固定