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追踪大脑发育过程中的神经活动，对于理解神经元如何自组织形成具备学习、行为和认知能力的器官至关重要。当前，在发育全周期实现全脑范围、单细胞精度、毫秒级分辨率的神经记录仍面临挑战。
植入式微电极提供了潜在解决方案，能在三维组织中实现毫秒级精度的单神经元记录。
然而，无论生物电子器件设计得多么微型柔软，植入成熟大脑仍不可避免地造成急性损伤。
最近，来自哈佛大学等机构的研究团队提出了一种可在脊椎动物胚胎发育全周期实现无缝整合的生物电子器件及植入方法。研究成果登上了最新一期《Nature》封面。
论文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09106-8
简单来说，该研究开发的亚微米厚度、组织级别柔软的网状电子器件包含可拉伸电极阵列，可植入胚胎神经板。
当神经板在器官发育过程中经历二维到三维重组时，内源性组织生长力会将其展开为三维电极网络，并且与发育中大脑几何结构共形。
研究团队推测：这种二维到三维的转变可以自然地将柔软、可拉伸的生物电子器件整合到发育中的大脑中，且影响最小。
为验证这一假设，该研究选用非洲爪蟾（Xenopus laevis）胚胎作为模型，旨在在水环境中直接观察神经板。该研究设计了一种网状电子器件，其包含可拉伸电极阵列，当神经板在器官发育过程中经历二维到三维重构时实现无创植入。随着神经板演化为三维结构，可拉伸电极阵列与神经网络完全整合，从而在发育过程中实现全脑电生理记录。
具体来说，该研究开发了一种基于 PFPE-DMA 柔性钝化层的组织级柔软可拉伸电子系统，支持长期单神经元活动追踪。
该系统设计具有广泛的科研适用性：器件制备基于常规工艺，仅需微小调整。通过电子束光刻或多路复用电路，系统可扩展支持更多电极通道。
值得注意的是，根据神经发育的保守性，该方法可拓展至哺乳动物系统。初步测试证实器件力学特性与小鼠胚胎及新生大鼠兼容，未来可探索体外胚胎培养或子宫内植入方案。
总的来说，这项设计实现了生物电子器件与发育中大脑的长期稳定整合，为研究神经发育动态提供了新工具。
