利用柔性腦機接口誘導多巴胺釋放和微觀神經振蕩改善阿爾茨海默病認知功能

　　阿爾茨海默病（AD）俗稱老年癡呆，是一種以記憶衰退和認知功能進行性下降為特征的神經退行性疾病。科學家發現，這種病可能與大腦中一種叫“β-淀粉樣蛋白”的有害物質堆積以及大腦中多巴胺系統的失調有關，但目前醫學界還沒有找到完全治愈的方法。現有的無創腦部電刺激治療雖然有一定效果，但存在兩個主要難題：一是難以精準刺激到大腦深部的關鍵區域，二是無法實時監測腦內化學物質的變化。而且，目前缺乏能夠同時實現深腦精準刺激和電-化學監測的微型化器件。

　　中國科學院空天信息創新研究院吳一戎、宋軼琳、蔡新霞團隊在微納傳感技術創新研究群體和前沿交叉研判戰略研究等項目支持下，研發了一種雙模雙向柔性腦機接口神經微電極NeuroRevive-FlexChip。該研究集成多巴胺實時監測、神經電活動記錄和原位電刺激功能，發現了40Hz微電流靶向刺激海馬區后，誘發AD小鼠海馬體神經元多巴胺釋放和微觀神經振蕩，改善AD小鼠認知功能。

　　科研團隊研究發現，采用NeuroRevive-FlexChip進行40Hz電刺激，可誘發海馬體多巴胺水平短暫升高，并呈現刺激結束后多巴胺“回落-再上升”的短期重啟現象。在重啟期內，神經元放電模式從簇狀放電，轉變為持續性放電。最終，經過治療的AD小鼠在Y迷宮測試中的認知能力增強；微觀神經分子與細胞分析也證實該干預可有效減少Aβ42沉積，并誘導小膠質細胞形態重塑。

　　這一創新性技術實現了電生理-電化學雙模態檢測與神經調控的器件集成，有望為阿爾茨海默癥等難治性神經疾病精準治療提供新型腦機接口技術手段，具有科學意義和臨床價值。

　　相關成果以Integrated dopamine sensing and 40 Hz hippocampal stimulation improves cognitive performance in Alzheimer’s mouse models為題，發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。