近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦智能中心詹陽(yáng)團(tuán)隊(duì)、神經(jīng)工程中心李光林團(tuán)隊(duì)同電子科技大學(xué)薛欣宇團(tuán)隊(duì)合作，制備了自驅(qū)動(dòng)柔性可穿戴神經(jīng)刺激器，實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)可塑性的雙向調(diào)節(jié)。相關(guān)成果以Bidirectional modulation of neural plasticity by self-powered neural stimulation（自供電神經(jīng)刺激器對(duì)神經(jīng)可塑性的雙向調(diào)節(jié)）為題發(fā)表在Nano Energy（影響因子16.602）上。該工作為基于突觸可塑性的神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療以及雙向腦機(jī)交互提供新思路。

調(diào)節(jié)神經(jīng)可塑性被認(rèn)為是治療如阿爾茨海默病、藥物成癮和中風(fēng)等疾病的一種有效手段。目前常見的商用神經(jīng)電刺激器通常需要電池或插座維持供電需求，龐大的系統(tǒng)框架以及不靈活的組件設(shè)計(jì)限制了設(shè)備的靈活應(yīng)用。為了突破這一技術(shù)瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)課題組進(jìn)行合作，設(shè)計(jì)了一種自驅(qū)動(dòng)柔性可穿戴神經(jīng)刺激器，通過(guò)產(chǎn)生高頻和低頻脈沖兩種模式，誘導(dǎo)長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)或長(zhǎng)時(shí)程抑制的形成，實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)可塑性的雙向調(diào)節(jié)。該自驅(qū)動(dòng)柔性可穿戴神經(jīng)刺激器集成柔性自驅(qū)動(dòng)納米發(fā)電機(jī)、信號(hào)調(diào)制模塊和神經(jīng)刺激電極，具有體積小，質(zhì)量輕，柔軟便攜等優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)⑦\(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為神經(jīng)刺激信號(hào)，調(diào)節(jié)突觸可塑性。

自驅(qū)動(dòng)神經(jīng)刺激器對(duì)神經(jīng)可塑性的雙向調(diào)節(jié)

自驅(qū)動(dòng)柔性可穿戴神經(jīng)刺激器在清醒動(dòng)物模型中進(jìn)行了驗(yàn)證。研究人員將該設(shè)備接入小鼠大腦，信號(hào)調(diào)制模塊將搜集的能量調(diào)制成雙模刺激信號(hào)，在無(wú)需外界供能的情況下，成功誘導(dǎo)出海馬體長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)和長(zhǎng)時(shí)程抑制的形成。這項(xiàng)工作克服了傳統(tǒng)商業(yè)電刺激器設(shè)備體積龐大以及配套電源帶來(lái)潛在隱患等缺點(diǎn)，為基于突觸可塑性的神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療以及雙向腦機(jī)交互提供新思路。

本項(xiàng)目得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、深港腦科學(xué)研究院、四川科技計(jì)劃等項(xiàng)目資助。