清醒活动大鼠双脑区位置细胞放电信息探测与交互分析

来源：电子与信息学报杂志2025年第8期北京时间：

作者：李明, 徐威, 徐兆杰, 莫凡, 杨固成, 吕诗雅, 罗金平, 金鸿雁, 刘军涛, 蔡新霞

单位：1.中国科学院空天信息创新研究院传感技术国家重点实验室 北京 1001902.中国科学院大学 北京 1000493.北京大学第一医院 北京 100034

摘要：连续探测自由活动大鼠的神经活动对于研究大脑功能具有重要意义，但同时也是一个挑战。该文研究旨在通过双脑区探测提供全面的大脑活动信息。为此，设计了一种符合双脑区形状的四探针微电极阵列(MEA)，并使用聚吡咯/银纳米线(PPy/AgNW)纳米复合材料进行表面修饰。优化后，PPy/AgNW纳米复合材料修饰的MEA展现出低阻抗(53.01 ± 2.59 kΩ)，增强了信号采集性能。进一步研究了PPy/AgNW纳米复合材料修饰的MEA的稳定性。经过1000次循环伏安扫描后，电容保持率为92.51% ± 2.21%，阻抗未显著增加，表明其具有长期体内探测的高稳定性。MEA植入大鼠相应脑区后不影响其自由活动，并成功检测到连续两周的空间认知过程中尖峰信号和局部场电位信号，确认了记录神经元中存在位置细胞。为了评估神经元动态的变化，我们计算了神经元之间的互信息、特别关注单脑区内以及双脑区之间的交互信息。在初始记忆阶段，观察到双脑区间显著的信息交换，可能与记忆存储有关。总之，本研究成功地使用纳米材料修饰的MEA实现了对移动大鼠双脑区的动态探测，揭示了参与空间记忆过程的神经动态。这一见解对于更深入地理解大脑活动机制和相关疾病具有重要意义。

关键词：神经网络, 纳米材料, 微电极阵列, 连续探测

基金资助：国家自然科学基金(T2293730)，中国科学院科研仪器设备研制项目(PTYQ2024BJ0009)，中国科学院联合基金项目(8091A170201)