NSR：复旦大学孙雪梅/彭慧胜等合作开发柔性纤维电极—解锁超高场MRI下的神经调控研究

2026-06-04 15:27:48
来源：医药头条

利用电生理学和磁共振成像相结合的多模态方法解析电神经刺激的机制，对于推进神经调控疗法至关重要。然而，这一范式一直受到缺乏与超高场MRI兼容且具有优异电化学性能的高性能神经电极的阻碍。

2026年5月28日，复旦大学孙雪梅、彭慧胜、王守岩、上海交通大学张孝勇共同通讯在National Science Review（IF=17.1）在线发表题为MRI-compatible soft fiber bioelectronics for multimodal assessment of electrical neural stimulation on whole-brain activation的研究论文。该研究开发了基于PEDOT:PSS的柔性纤维神经电极（MFE），磁化率（-9.23 ppm）与脑组织高度匹配，在11.7 T超高场MRI下几乎无伪影。

兼具低模量（328 kPa）、低阻抗和高电荷注入极限，可同步进行电刺激、电生理记录与fMRI/DWI/MRS多模态成像，并揭示了高频mPFC刺激对自闭症模型大鼠神经活动的调节潜力。

神经调控技术，特别是使用植入式电极的电刺激，构成了神经系统和精神疾病临床治疗和研究的基石。理解电刺激的治疗机制对于获得复杂大脑功能的宝贵见解至关重要。作为这些研究的主要方法，电生理记录和磁共振成像在不同时空分辨率下检测大脑反应，提供了从局部神经元集群水平到全脑水平的重要信息。

特别是MRI技术发展迅速，随着磁场强度的增加以及功能MRI、弥散加权成像和磁共振波谱等先进序列的增强多功能性，向着更高分辨率发展。这些技术能够全面研究大脑的功能神经活动、组织结构和代谢过程。

然而，将这些先进的MRI技术应用于研究电神经刺激的实际应用仍然有限，导致对刺激如何影响大规模脑网络的理解模糊，最终阻碍了这些疗法的临床转化。一个主要障碍是缺乏可靠且与MRI兼容的神经电极。

MRI-625兼容纤维神经电极（MFE）对神经调制机制的多模态研究（图源自National Science Review）

该研究报道了一种由结构优化的导电聚合物纤维制成的MRI兼容纤维神经电极，该纤维模拟了脑组织的特性。MFE在11.7 T磁场下几乎不产生MRI伪影，并兼具低模量、低阻抗和高电荷注入极限，能够实现精确的神经刺激和记录。

利用这些MFE，研究了野生型和自闭症模型大鼠中，内侧前额叶皮层电刺激引起的频率依赖性全脑反应，揭示了可能与自闭症干预相关的反应。这是通过电刺激与电生理记录和多模态MRI（包括功能MRI、弥散张量成像和磁共振波谱）同步采集实现的。MFE使得以前无法实现的多模态信息同步采集成为可能，为神经调控的深入机制研究提供了强大的工具。

参考消息：https://doi.org/10.1093/nsr/nwag325