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近日，在國家自然科學(xué)基金委交叉重大項目支持下，中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院傳感器技術(shù)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(fù)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(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）。

研究團隊創(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"，在一步沉積過程中實現(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，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(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(xì)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(xì)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(fù)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(shù)基礎(chǔ)，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(shù)和睡眠障礙臨床神經(jīng)調(diào)控療法的發(fā)展。