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空天信息创新研究院用微纳传感器打造高时空分辨脑机接口


  来源: 中国科学报 时间:2022-03-09 编辑:清风
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今年元旦至今,中科院空天信息创新研究院研究员蔡新霞几乎每天都在超净间和实验室忙碌一项新任务——“神经微纳传感器检测与光电调控研究”。作为创新研究群体学术带头人,由她牵头、国家自然科学基金委资助的“微纳传感技术”项目于今年正式立项。三十年来,蔡新霞和团队针对检测机制不清、缺乏高性能传感器而难以发现生物信息传递规律等科学难题,突破了一系列关键技术。3月7日,蔡新霞获得中国科学院三八红旗手称号。


蔡新霞(中)领衔的高时空分辨脑机接口微传感器研发团队(新华社记者金立旺摄)


工作中的蔡新霞肯拼、能干,生活中的她则温柔恬静,同事和学生评价她“温柔而有力量”。从1991年进入生物信息微纳传感器与微系统领域起,蔡新霞和团队深耕于此,并联合了一批纳米科学、医学等领域的专家,研发了神经微电极阵列芯片。


蔡新霞介绍,大脑是由上千亿神经细胞组成的信息处理系统,这些细胞依靠脉冲放电和递质释放两种基本模式(双模)进行信息传递与功能整合。如何捕捉到这些信息,是全球性的研究难题。


蔡新霞(左二)和博士生交流离体神经网络芯片工艺(新华社记者金立旺摄)


“我们持续研究的神经微电极阵列芯片是一种直接‘脑机接口’的新型传感器和系统,整体已达到国际先进水平,并实现在脑科学等多种领域的成功应用。”蔡新霞说。


她提出了高时空分辨神经细胞双模检测方法,领衔团队研制出一系列植入式神经探针、离体神经网络芯片及其检测调控系统,发现了食蟹猴脑深部多巴胺与放电信息活动原位同步变化规律。这些空间分辨率在微米级的“传感器”,为脑科学和脑机交互提供了微型化、高时空分辨、高通道的细胞水平检测工具。


据蔡新霞介绍,利用神经微电极阵列传感器获得的信息,未来可用来帮助医生诊治重大脑疾病,例如神经外科手术精准功能定位、手术规划导航等。


“科学探索需要屡败屡战和持之以恒的精神,我希望自己的研究能早日应用于医学临床。我们也将继续深耕,为脑科学提供微器件和技术手段。”蔡新霞说。(作者:高雅丽)

关键词:中国科学院 微米级传感器 脑机接口    浏览量:1605

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