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近日，在國家自然科學基金委交叉重大項目支持下，中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院傳感器技術全國重點實驗室蔡新霞研究員團隊在植入式腦機接口睡眠-覺醒神經(jīng)機制解碼方面取得重要進展。研究團隊開發(fā)出PEDOT:PSS/聚多巴胺（PDA）復合涂層神經(jīng)界面，實現(xiàn)了低阻抗、高電荷存儲容量、優(yōu)異機械穩(wěn)定性及良好生物相容性的協(xié)同提升；進一步地，實現(xiàn)了對皮層腦電（EEG）、肌電（EMG）及腦深部局部場電位（LFP）、單神經(jīng)元放電（spike）等多層次神經(jīng)電生理信號的同步采集與聯(lián)合分析，為解析深腦核團睡眠-覺醒調(diào)控機制提供了新的技術路徑。相關研究成果以“Highly Mechanically Stable PEDOT:PSS/PDA-modified Microelectrode Arrays Reveal State-Specific Dynamic Neural Activity across Sleep-Wake”為題，發(fā)表于國際學術期刊《微系統(tǒng)與納米工程》（Microsystems & Nanoengineering）上（DOI：10.1038/s41378-026-01206-3）。

研究團隊創(chuàng)新性地提出PEDOT:PSS/PDA混合電化學共沉積修飾策略，巧妙地利用PDA卓越的仿生濕黏附特性作為"分子膠水"，在一步沉積過程中實現(xiàn)了PEDOT:PSS導電網(wǎng)絡與PDA黏附網(wǎng)絡的相互交織，形成了致密的互連互穿網(wǎng)絡結構。這一方法在保留PEDOT:PSS優(yōu)異導電性的同時，顯著提升了涂層的機械穩(wěn)定性和生物相容性。研究團隊將修飾有該復合涂層材料的多通道微電極陣列植入小鼠的VTA區(qū)，成功實現(xiàn)了長達21天的穩(wěn)定神經(jīng)電生理信號記錄；同時，團隊在細胞水平揭示了VTA區(qū)神經(jīng)元參與睡眠-覺醒狀態(tài)調(diào)節(jié)的精細化編碼機制。此外，研究還發(fā)現(xiàn)深腦LFP信號相比皮層EEG信號對睡眠狀態(tài)的變化更為敏感，表現(xiàn)出更強的狀態(tài)依賴性振蕩模式，這為開發(fā)高精度的睡眠分期方法提供了新思路。

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

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

這項工作不僅為開發(fā)長期穩(wěn)定、高性能的電極-神經(jīng)界面奠定了堅實的技術基礎，更為VTA區(qū)參與睡眠-覺醒狀態(tài)調(diào)節(jié)提供了直接的神經(jīng)元水平電生理證據(jù)。研究成果有望推動下一代腦機接口技術和睡眠障礙臨床神經(jīng)調(diào)控療法的發(fā)展。