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近日，在國(guó)家自然科學(xué)基金委交叉重大項(xiàng)目支持下，中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院傳感器技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蔡新霞研究員團(tuán)隊(duì)在植入式腦機(jī)接口睡眠-覺(jué)醒神經(jīng)機(jī)制解碼方面取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出PEDOT:PSS/聚多巴胺（PDA）復(fù)合涂層神經(jīng)界面，實(shí)現(xiàn)了低阻抗、高電荷存儲(chǔ)容量、優(yōu)異機(jī)械穩(wěn)定性及良好生物相容性的協(xié)同提升；進(jìn)一步地，實(shí)現(xiàn)了對(duì)皮層腦電（EEG）、肌電（EMG）及腦深部局部場(chǎng)電位（LFP）、單神經(jīng)元放電（spike）等多層次神經(jīng)電生理信號(hào)的同步采集與聯(lián)合分析，為解析深腦核團(tuán)睡眠-覺(jué)醒調(diào)控機(jī)制提供了新的技術(shù)路徑。相關(guān)研究成果以“Highly Mechanically Stable PEDOT:PSS/PDA-modified Microelectrode Arrays Reveal State-Specific Dynamic Neural Activity across Sleep-Wake”為題，發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《微系統(tǒng)與納米工程》（Microsystems & Nanoengineering）上（DOI：10.1038/s41378-026-01206-3）。

研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出PEDOT:PSS/PDA混合電化學(xué)共沉積修飾策略，巧妙地利用PDA卓越的仿生濕黏附特性作為"分子膠水"，在一步沉積過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了PEDOT:PSS導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)與PDA黏附網(wǎng)絡(luò)的相互交織，形成了致密的互連互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這一方法在保留PEDOT:PSS優(yōu)異導(dǎo)電性的同時(shí)，顯著提升了涂層的機(jī)械穩(wěn)定性和生物相容性。研究團(tuán)隊(duì)將修飾有該復(fù)合涂層材料的多通道微電極陣列植入小鼠的VTA區(qū)，成功實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)21天的穩(wěn)定神經(jīng)電生理信號(hào)記錄；同時(shí)，團(tuán)隊(duì)在細(xì)胞水平揭示了VTA區(qū)神經(jīng)元參與睡眠-覺(jué)醒狀態(tài)調(diào)節(jié)的精細(xì)化編碼機(jī)制。此外，研究還發(fā)現(xiàn)深腦LFP信號(hào)相比皮層EEG信號(hào)對(duì)睡眠狀態(tài)的變化更為敏感，表現(xiàn)出更強(qiáng)的狀態(tài)依賴性振蕩模式，這為開(kāi)發(fā)高精度的睡眠分期方法提供了新思路。

PEDOT:PSS/PDA復(fù)合涂層修飾微電極陣列及其機(jī)械穩(wěn)定性表征

VTA區(qū)神經(jīng)元在睡眠-覺(jué)醒期間的神經(jīng)活動(dòng)及其狀態(tài)特異性放電模式分析

這項(xiàng)工作不僅為開(kāi)發(fā)長(zhǎng)期穩(wěn)定、高性能的電極-神經(jīng)界面奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，更為VTA區(qū)參與睡眠-覺(jué)醒狀態(tài)調(diào)節(jié)提供了直接的神經(jīng)元水平電生理證據(jù)。研究成果有望推動(dòng)下一代腦機(jī)接口技術(shù)和睡眠障礙臨床神經(jīng)調(diào)控療法的發(fā)展。