深圳先進院等利用柔性自驅動設備實現對神經可塑性的雙向調節
文章來源：新材料在線 更新時間：2021-03-30 14:44:31
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文章來源： 中科院深圳先進院
近日，中國科學院深圳先進技術研究院腦智能中心詹陽團隊、神經工程中心李光林團隊同電子科技大學薛欣宇團隊合作，制備了自驅動柔性可穿戴神經刺激器，實現對神經可塑性的雙向調節。相關成果以Bidirectional modulation of neural plasticity by self-powered neural stimulation（自供電神經刺激器對神經可塑性的雙向調節）為題發表在Nano Energy（影響因子16.602）上。該工作為基于突觸可塑性的神經系統疾病治療以及雙向腦機交互提供新思路。
調節神經可塑性被認為是治療如阿爾茨海默病、藥物成癮和中風等疾病的一種有效手段。目前常見的商用神經電刺激器通常需要電池或插座維持供電需求，龐大的系統框架以及不靈活的組件設計限制了設備的靈活應用。為了突破這一技術瓶頸，研究團隊課題組進行合作，設計了一種自驅動柔性可穿戴神經刺激器，通過產生高頻和低頻脈沖兩種模式，誘導長時程增強或長時程抑制的形成，實現對神經可塑性的雙向調節。該自驅動柔性可穿戴神經刺激器集成柔性自驅動納米發電機、信號調制模塊和神經刺激電極，具有體積小，質量輕，柔軟便攜等優勢，能夠將運動過程中產生的機械能轉化為神經刺激信號，調節突觸可塑性。
自驅動神經刺激器對神經可塑性的雙向調節
自驅動柔性可穿戴神經刺激器在清醒動物模型中進行了驗證。研究人員將該設備接入小鼠大腦，信號調制模塊將搜集的能量調制成雙模刺激信號，在無需外界供能的情況下，成功誘導出海馬體長時程增強和長時程抑制的形成。這項工作克服了傳統商業電刺激器設備體積龐大以及配套電源帶來潛在隱患等缺點，為基于突觸可塑性的神經系統疾病治療以及雙向腦機交互提供新思路。
本項目得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、深港腦科學研究院、四川科技計劃等項目資助。 |
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