来自斯坦福团队的这一新思路是非常巧妙的，脑机接口的关键是实现脑内外信号的交换，大脑是一团豆腐样结构，过去的思路是通过电极和神经进行信号交换，但一定会导致脑组织不同程度破坏，为减少损伤，只能在材料大小上想办法。其实大脑内血管是一种现成的通路。现代医学的介入治疗就是通过血管进行的远距离操作。是否能通过血管进行信号采集，理论上肯定可行，但需要在材料和微操作方面有技术上的配合。最近科学家实现了这方面的概念验证工作，为下一步脑机接口的研究增加了新的策略。

脑机接口（BMI）可实现大脑和外部系统之间的直接电通信。它们允许大脑活动控制假肢和计算机程序等设备，或调节神经或肌肉功能以补偿功能失调的内源性通路。总的来说，BMIs有可能帮助瘫痪或神经系统疾病患者恢复功能（1）。然而，从深部大脑区域记录目前需要手术植入探针，因此需要侵入性较小的方法来连接生物电子设备与神经元。Zhang等人（2）提出了一种无脑手术的方法来探测大鼠大脑中的神经功能。他们通过从血管内导管部署生物电子记录装置来实现这一点，使用大脑的脉管系统作为自然输送系统。该技术可以实现与深部大脑区域的长期微创生物电子界面。

传统的BMI使用脑电图和皮质电图等检测方法，测量头皮表面或硬脑膜（覆盖大脑的脑膜层）神经元集合的局部场电位（3），以及可以测量来自更深区域的单神经元活动的皮层内探针。然而，皮质内探头需要开颅手术，并对脑组织造成机械破坏。这些探针还会引起炎症和纤维化，从而在数周内降低设备性能（4）。这些有害影响可归因于植入物和脑组织之间机械刚度的巨大不匹配。材料科学的进步已经用生物材料（5）解决了这个问题，包括有机电子学（6），其机械性能经过调整以匹配人脑。在动物模型中，这些装置与脑组织整合，即使在长期内也会引起最小的炎症。一种并行方法是设计设备的几何形状，使其具有灵活性和可拉伸性。例如，将网状生物电子学直接注射到活小鼠大脑中，并获得稳定的单神经元记录长达8个月，炎症最小（7）。

然而，将设备输送到大脑仍然是一个挑战。任何穿透血脑屏障的手术都有感染的风险，因此将设备输送到大脑深部区域的侵入性较小的方法至关重要。血管系统是一种潜在的输送途径，因为它反映了它支持的神经元网络的结构（8），并且大多数神经元距离毛细血管在10至20μm范围内（9）。血管网络可以通过颈静脉或颈动脉等位置的切口进入，神经外科医生使用这些位置在大脑中植入自扩张支架以治疗脑动脉粥样硬化等疾病（10）。支架还与电极（支架电极记录阵列）相结合，以记录直径狭窄至1.7毫米的静脉的皮质神经活动长达190天（11）。这些BMI使四名因侧索硬化症而瘫痪的患者能够通过思想执行简单的计算机任务（12）。

为了将生物电子学输送到血管较窄、更难接近的大脑区域，Zhang等人设计了一种类似网状的记录设备，比以前使用的更小、更灵活（见图）。该装置包含16个不同的记录元件，被装入血管内导管中。使用大鼠模型，他们在颈部切开了一个切口，并将导管引导到颈内动脉（ICA）。当装置从导管中排出时，它像支架一样膨胀，以记录穿过血管壁的神经元信号。由于该设备非常灵活，它可以部署到以前无法进入的ICA分支，容器直径为<100μm。这种能力使Zhang等人能够记录分别覆盖皮层和嗅球的大脑中动脉（MCA）和大脑前动脉（ACA）的不同放电模式。尽管这些小血管很脆弱，但植入的装置没有对脑血流量、大鼠行为或血脑屏障结构造成实质性变化，也没有引起免疫反应。

由于该装置非常小，它不仅能够记录局部场电位，如支架电极记录阵列所观察到的那样，而且还能够记录单神经元活动。这种实现非侵入性单神经元记录的能力对于深部大脑区域（例如内侧颞叶）的研究非常重要，其中活动不在空间上聚集，因此只能在单神经元水平上识别。未来的研究可以回答关于记忆如何存储和检索的长期问题（13）。

未来的BMI可以通过记录和解码患者的神经活动，然后提供适当的调节刺激，为患者提供量身定制的治疗（1）。这些双向系统与高级假肢特别相关，其中BMI可实现运动控制和触觉反馈。因此，下一个版本的内皮探针应包含局部刺激装置，如脑注射网格所证明的那样（7）。这些刺激元件也可用于电穿孔血管壁，使局部药物通过血脑屏障输送。

虽然Zhang等人设计的探针可以进入MCA和ACA等血管，但较小的探针可以到达直径为<10μm的毛细血管。这些较小的探针可以通过使用纳米级记录和刺激元件来实现。纳米电子学也是有利的，因为它们可以足够小以进入细胞质，这将使血管壁的细胞内询问成为可能（14）。探针仅在第一次分叉时具有分支选择性;未来的探头可能包含机载引导系统，例如，可以通过外部磁场操纵的磁性颗粒，允许它们在保持方向控制的同时越过导管。这样的系统可以完全消除对导管的需求，允许通过标准针头和身体的其他位置（如手臂）注射装置。这些血管内探头可能构成整个身体机器接口的基础。

Ultraflexible endovascular probes for brain recording through micrometer-scale vasculature | Science

《科学》编辑的看法：

神经设备与大脑的接口可以实现详细的记录和刺激，但通常在侵入性水平和设备的分辨率之间进行权衡。张阿等.开发了一种由加载到柔性微导管上的超小和柔性电子网格组成的探头。由于其尺寸和灵活性，该探针可以植入大脑中100微米规模的血管中，而无需进行开放式颅骨手术，也不会损坏大脑或脉管系统。作者通过测量大鼠皮层和嗅球中的局部场电位和单单位尖峰来展示其设备的潜力。这些网片还表现出长期稳定性，免疫反应最小。

论文摘要：可植入的神经电子接口使神经系统疾病的基础研究和治疗取得了进展，但传统的颅内深度电极需要侵入性手术才能放置，并且可能会在植入过程中破坏神经网络。我们开发了一种超小而灵活的血管内神经探针，可以植入啮齿动物大脑中亚100微米级的血管中，而不会损坏大脑或脉管系统。在皮层和嗅球中选择性地实现了局部场电位和单单位尖峰的体内电生理学记录。组织界面的组织学分析显示免疫反应最小，长期稳定性。该平台技术可以很容易地扩展为研究工具和医疗设备，用于检测和干预神经系统疾病。

我的看法：

利用这种新技术，可能用于动物脑疾病如中风的基础研究。估计年内就可能会有相关文章出来。拭目以待