“赛博胚胎”绘制大脑发育中神经活动

科技日报北京7月1日电 （记者张梦然）美国哈佛大学领导的研究团队设计并测试了一种称为“赛博胚胎”的柔性电极神经信号记录平台。这是一种专为发育中的大脑“量身打造”的生物电子平台，可通过胚胎发育实现全脑探针植入。其有望揭示胚胎是如何随发育逐步建立起神经环路的，以及神经环路与复杂行为之间的关联。该成果在神经科学领域具有里程碑意义，相关研究作为封面文章发表在新一期《自然》杂志上。

这一成果被认为是首个实现对非透明胚胎中发育期大脑活动进行毫秒级电生理记录的技术突破，为研究神经发育机制、理解相关疾病以及推动脑机接口技术发展提供了全新工具。

该系统的独特之处在于其出色的机械适应性，能够随着大脑从二维结构向三维形态转变同步调整，从而稳定地记录脑电活动。团队选用了PFPE作为电极绝缘层，这种氟化弹性体不仅具备极高的柔韧性和良好的生物相容性，还支持亚微米级金属线路的高精度制造。目前，由该材料制成的柔性电极已在人脑记录中展现出优异性能。

此前，由于缺乏合适的记录手段，科学家对神经系统在发育阶段的电活动了解极为有限。而这项新技术就像一台稳定的摄像机，能够连续、清晰地捕捉从神经元初现到复杂网络形成的完整过程，时间分辨率可达单次放电级别，空间覆盖多个脑区。

研究团队从发育生物学中获得启发，利用脊椎动物胚胎发育过程中“神经胚形成”阶段的自然变化，将超薄、可拉伸的电极阵列嵌入胚胎神经板中。随着神经管闭合，电极也随之折叠、展开，最终与三维脑组织高度整合。实验表明，这一方法不仅实现了无缝集成，还不会干扰大脑的正常发育和功能。

该平台已应用于多种脊椎动物模型，包括非洲爪蟾胚胎、小鼠胚胎和新生大鼠神经系统，在不同物种中实现了稳定的电生理记录。特别是在脊髓损伤再生实验中，研究团队观察到类似发育过程的神经活动模式，显示出该系统在再生医学领域的广泛应用前景。

【总编辑圈点】

人们一直想知道，神经系统如何萌芽、生长、组成复杂的神经网络。由于缺乏有效的监测手段，我们很难探知大脑发育之初发生了什么。此次，科研人员设计了一种柔性电极神经记录平台。能在活着的、正在发育的胚胎内部，以极高清晰度（毫秒级）记录整个大脑神经电活动，相当于为神经生长拍摄一部纪录片。依托这一平台，我们不仅能清晰看到大脑内的“电路”如何搭建，还能增进对脑部疾病、脑机接口开发和神经如何再生的理解。