超柔性微电极阵列(MEAs)可以在长期植入大量神经元后稳定地记录神经元，为理解神经回路机制和开发下一代脑机接口提供机会。实现超柔性MEAs需要以微创的方式将其可靠地植入大脑深部组织，并与光遗传学工具精确集成，以同时记录神经活动和神经调节。

2023年5月29日，中国科学院国家纳米科学中心方英团队在Nature Protocols 在线发表题为“Self-assembled ultraflexible probes for long-term neural recordings and neuromodulation”的研究论文，该研究开发了一种用于长期神经记录和神经调节的自组装超柔性探针。

神经科学的一个中心目标是理解行为背后的协调神经活动。为了实现这一目标，必须同时记录大量神经元在大范围时间尺度(从几毫秒到几个月)内的活动。细胞外微电极是单细胞和单尖峰分辨率记录神经元活动的最广泛应用的工具。最近的进展，包括神经像素探针和互补金属氧化物半导体集成微线阵列，大大增加了每个探针上微电极的数量和密度。然而，这些刚性探针和软神经组织之间的机械不匹配会导致大脑中电极组织的微运动，从而导致信号在短时间和长时间尺度上漂移。此外，微运动已被证明会诱导植入探针周围的瘢痕和神经元细胞死亡，限制了它们在基础和转化神经科学中的长期应用。与刚性微电极阵列相比，集成在微米厚聚合物基板上的超柔性微电极阵列(MEAs)可以大大减轻电极组织微运动和慢性组织反应。改进的超柔性MEAs与神经组织之间的接口已被证明能够长期稳定地记录神经元活动，从而为理解神经回路机制和开发下一代脑机接口开辟了新的机会。此外，为了确定神经回路活动与脑功能之间的因果关系，有必要选择性地操纵特定类型细胞的活动。光遗传学可以在高时间分辨率下允许细胞类型特异性激活或抑制神经活动。将超柔性MEAs与光遗传学工具相结合，可以实现大脑神经活动的长期读取和细胞类型特异性控制，从而构成神经回路分析的强大工具。

超柔性MEAs结构设计（图源自Nature Protocols ）

该研究描述了制备弹性毛细管自组装超柔性MEAs的过程，它们与携带视蛋白基因和启动子的腺相关病毒载体结合使用，形成光极探针。它们在啮齿动物大脑中的体内实验应用，实现了长时间(数周至数月)的神经活动的电生理记录和光学调制。设备制造、探头组装和植入在内的整个过程可以在3周内完成。该方案旨在促进超柔性MEAs在长期神经元活动记录和电生理学和光遗传学方面的应用。