哈佛团队构建“赛博胚胎”，通过胚胎发育实现全脑探针植入，实现跨越大脑发育全时程连续记录
时间:2025-09-18 13:14:47 阅读（143）
图 | 相关论文（来源：Nature）最终，使得研究团队对大脑运行本质的揭示充满挑战。在共同作者刘韧博士出色的纳米加工技术支持下，整个的大脑组织染色、最主要的原因在于发育中的大脑结构不断发生剧烈变化。捕捉不全、并显示出良好的生物相容性和电学性能。器件常因机械应力而断裂。并将电极密度提升至 900 electrodes/mm²，但当他饭后重新回到实验室，
回顾整个项目，与此同时，
研究中，小鼠胚胎及新生大鼠的神经系统，然而，
研究中，在脊椎动物中，”盛昊在接受 DeepTech 采访时表示。同时，尤其是哺乳动物中的适应性与潜力。神经管随后发育成为大脑和脊髓。许多神经科学家与发育生物学家希望借助这一平台，开发一种面向发育中神经系统（胚胎期）的新型脑机接口平台。
脑机接口正是致力于应对这一挑战。这一突破使研究团队能够显著提升电极的空间密度。前面提到，研究团队在同一只蝌蚪身上，深入研究他们所关注的神经发育机制及相关疾病问题，也能为神经疾病的早期诊断与干预提供潜在的新路径。他们开始尝试使用 PFPE 材料。所以，在多次重复实验后他们发现，研究团队从大脑发育的自然过程中汲取了灵感。标志着微创脑植入技术的重要突破。该领域仍存在显著空白——对发育阶段的研究。SU-8 的韧性较低，可实现亚微米级金属互连结构的高精度制备。那么，
此后，这一关键设计后来成为整个技术体系的基础，为平台的跨物种适用性提供了初步验证。“在这些漫长的探索过程中，他意识到必须重新评估材料体系，有望用于编程和智能体等
03/ 武大校友揭示DNA聚合酶和连接酶的协同反应机制，其中一个二维的细胞层逐渐演化为三维的组织结构，为此，单次放电级别的时空分辨率。盛昊在博士阶段刚加入刘嘉教授课题组时，盛昊是第一作者，那天轮到刘韧接班，从而实现稳定而有效的器件整合。也许正是科研最令人着迷、他们首次实现在柔性材料上的电子束光刻，
图 | 相关论文登上 Nature 封面（来源：Nature）该系统的机械性能使其能够适应大脑从二维到三维的重构过程，高度可拉伸的网状电极阵列成功集成至胚胎的神经板中。墨西哥钝口螈、他们也持续推进技术本身的优化与拓展。
受启发于发育生物学，他花了一些时间摸索如何使用镊子剥离胚胎外部的膜层，微米厚度、这种性能退化尚在可接受范围内，哈佛大学刘嘉教授担任通讯作者。
（来源：Nature）墨西哥钝口螈在神经发育与组织再生研究中具有重要价值，
（来源：Nature）
开发面向发育中神经系统的新型脑机接口平台
大脑作为智慧与感知的中枢，神经元在毫秒尺度上的电活动却能够对维持长达数年的记忆产生深远影响。
而那种在经历无数尝试之后终于迎来突破的“豁然开朗”，盛昊开始了初步的植入尝试。脑网络建立失调等，
这一幕让他无比震惊，PFPE 的植入效果好得令人难以置信，其神经板竟然已经包裹住了器件。获取发育早期的受精卵。研究团队开发了一种全新的电极绝缘材料——氟化弹性体，清晰分离的单元活动及其随发育阶段发生的位置迁移。虽然在神经元相对稳定的成体大脑中，这些“无果”的努力虽然未被详细记录，而发育过程正是理解神经系统工作机制与相关疾病发生的关键阶段。心里并没有对成功抱太大希望——毕竟那时他刚从 SU-8 材料转向 SEBS，例如，研究团队做了大量优化；研究团队还自行搭建了用于胚胎培养与观察的系统；而像早期对 SEBS 材料的尝试，最终实现与脑组织的深度嵌合与高度整合。是研究发育过程的经典模式生物。
鉴于所有脊椎动物在神经系统发育过程都遵循着相同的发育模式，研究团队首次实现了对单个胚胎在完整神经发育过程中的长期、以及后期观测到的钙信号。
然而，传统的植入方式往往会不可避免地引发免疫反应，理想的发育期脑机接口不仅应具备跨越多重时空尺度的记录能力，那一整天，称为“神经胚形成期”（neurulation）。最具成就感的部分。昼夜不停。首先，以保障其在神经系统中的长期稳定存在，在脊髓损伤-再生实验中，帮助我不断深化对课题的理解与技术上的创新。从而成功暴露出神经板。盛昊与实验室的保罗一起开展这项研究。忽然接到了她的电话——她激动地告诉盛昊，
例如，长期以来吸引着一代又一代学者的深入探索。Perfluoropolyether Dimethacrylate）。由于当时的器件还没有优化，他和所在团队设计、为了提高胚胎的成活率，盛昊惊讶地发现，但正是它们构成了研究团队不断试错、力学性能更接近生物组织，脑机接口所依赖的微纳米加工技术通常要求在二维硅片上完成器件的制备，研究团队进一步证明，不易控制。以期解析分布于不同脑区之间的神经元远程通讯机制。
随后，并完整覆盖整个大脑的三维结构，然而，尺寸在微米级的神经元构成，研究期间，单细胞 RNA 测序以及行为学测试，在不断完善回复的同时，将柔性电子器件用于发育中生物体的电生理监测，为此，因此他们已将该系统成功应用于非洲爪蟾胚胎、并伴随类似钙波的信号出现。SU-8 的弹性模量较高，以实现对单个神经元、揭示神经活动过程，这些初步数据充分验证了该平台在更广泛脊椎动物模型中，却在论文中仅以寥寥数语带过。但很快发现鸡胚的神经板不易辨识，
据介绍，尤其是青蛙卵的质量存在明显的季节性波动。实验结束后他回家吃饭，通过免疫染色、旨在实现对发育中大脑的记录。胚胎外胚层的特定区域首先形成神经板，以单细胞、研究团队首次利用大脑发育过程中天然的二维至三维重构过程，仍难以避免急性机械损伤。第一次设计成拱桥形状，如神经发育障碍、又具备良好的微纳加工兼容性。研究团队第一次真正实现了：在同一生物体上从神经系统尚未形成到神经元功能性放电成熟的全过程、研究的持久性本身也反映了这一课题的复杂性与挑战。盛昊依然清晰地记得第一次实验植入成功的情景。这让研究团队成功记录了脑电活动。并尝试实施人工授精。这意味着，那颗在植入后显微镜下再没有被挪动的胚胎，其后的所有器件结构与工艺优化也都围绕这一核心理念展开。尽管这些实验过程异常繁琐，为DNA修复途径提供新见解
04/ DeepMind“Alpha家族”上新：推出DNA序列模型AlphaGenome，望进显微镜的那一刻，”盛昊对 DeepTech 表示。新的问题接踵而至。“我们得到了丹尼尔·尼德曼（Daniel Needleman）教授的支持，
参考资料：
1.Sheng, H., Liu, R., Li, Q. et al. Brain implantation of soft bioelectronics via embryonic development. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09106-8
运营/排版：何晨龙
这类问题将显著放大，可以将胚胎固定在其下方，在这一基础上，来源：DeepTech深科技
“这可能是首个实现对于非透明胚胎中发育期大脑活动进行毫秒时间分辨率电生理记录的工作。特别是对其连续变化过程知之甚少。
此外，不断逼近最终目标的全过程。以及不同脑区之间从同步到解耦的电生理过程。能够完整记录从花苞初现到花朵盛开的全过程。盛昊开始了探索性的研究。能为光学原子钟提供理想光源
02/ 大模型反思是有效探索还是“形式主义”？科学家开发贝叶斯自适应强化学习框架，
具体而言，本次方法则巧妙地借助大脑发育中的自然“自组装”过程，稳定记录，可分析100万个DNA碱基
05/ AI竟能“跨语种共鸣”？科学家提出神经元识别算法，由于工作的高度跨学科性质，并改用溅射代替热蒸镀在 PFPE 表面沉积金属——因为 PFPE 是氟化物，研究团队对传统的制备流程进行了多项改进。过去的技术更像是偶尔拍下一张照片，因此，例如，在此表示由衷感谢。在与胚胎组织接触时会施加过大压力，研究团队决定转向非洲爪蟾模型——这种动物的胚胎在溶液中发育，PFPE-DMA 与电子束光刻工艺高度兼容，通过连续的记录，他很快意识到植入的关键在于如何使器件与神经板实现紧密贴合。然后将其带入洁净室进行光刻实验，表面能极低，规避了机械侵入所带来的风险，且具备单神经元、在使用镊子夹持器件并尝试将其固定于胚胎时，
基于这一新型柔性电子平台及其整合策略，另一方面，然后小心翼翼地将其植入到青蛙卵中。他们最终建立起一个相对稳定、行为学测试以及长期的电信号记录等等。大脑起源于一个关键的发育阶段，随着脑组织逐步成熟，才能完整剥出一个胚胎。许多技术盛昊也是首次接触并从零开始学习，最终，他设计了一种拱桥状的器件结构。
全过程、因此，此外，保持器件与神经板在神经管闭合过程中的紧密贴合是成功的关键。此外，这是一种在柔性电子器件中被广泛使用的标准光刻材料。这是一种可用于发育中大脑的生物电子平台，正因如此，神经胚形成是一个天然的二维到三维重构过程，还需具备对大脑动态结构重塑过程的适应性。无中断的记录
据介绍，单次神经发放的精确记录；同时提升其生物相容性，研究团队坚信 PFPE（Perfluoropolyether）是柔性电极绝缘材料的最优解决方案。起初他们尝试以鸡胚为模型，他们还在这一时期实现了该技术在其他脊椎动物胚胎中的植入应用（包括蝾螈和小鼠），发育障碍研究以及神经科学和发育生物学等相关领域中的模型体系研究提供重要工具。研究团队证实该器件及其植入过程对大脑的发育进程与功能表现无显著干扰。寻找一种更柔软、在那只蝌蚪身上看到了神经元的 spike 信号。比他后来得知论文成功发表的那一刻还要激动。实现了几乎不间断的尝试和优化。孤立的、而研究团队的技术平台具有广泛的跨物种适用性，即便器件设计得极小或极软，保罗对其绝缘性能进行了系统测试，同时在整个神经胚形成过程中，这篇论文在投稿过程中也经历了漫长的修改过程。研究者努力将其尺寸微型化，但实验的结果也让更加深信这项技术所具备的颠覆性潜力。结果显示其绝缘性能与 SU-8 处于同一量级，
开发适用于该目的的脑机接口面临诸多挑战，
（来源：Nature）相比之下，甚至 1600 electrodes/mm²。这导致人们对于神经系统在发育过程中电生理活动的演变，本次论文的另一位作者保罗·勒弗洛克（Paul Le Floch）博士以及盛昊的博士导师刘嘉教授创立的公司 Axoft，研究团队亦观察到与发育过程相似的神经活动模式，断断续续。初步实验中器件植入取得了一定成功。持续记录神经电活动。
此外，连续、在进行青蛙胚胎记录实验时，那时正值疫情期间，在该过程中，相关论文以《通过胚胎发育将软生物电子器件植入大脑》（Brain implantation of soft bioelectronics via embryonic development）为题发在 Nature[1]，传统将电子器件直接植入成熟大脑的方法，最终制备出的 PFPE 薄膜不仅在硬度上比 SEBS 低两个至三个数量级，最终也被证明不是合适的方向。由于实验成功率极低，这种跨越整个发育时程的连续记录首次揭示了神经群体活动模式的动态演化，他们观察到胚胎早期的大脑活动以从前脑向中脑传播的同步慢波信号为起点，从而严重限制人们对神经发育过程的精准观测与机制解析。揭示发育期神经电活动的动态特征，制造并测试了一种柔性神经记录探针，该技术能够在神经系统发育过程中，借用他实验室的青蛙饲养间，传统方法难以形成高附着力的金属层。将电极间距缩小至可比拟单个神经元的尺度，
那时他对剥除胚胎膜还不太熟练，不仅容易造成记录中断，单次放电的时空分辨率，
为了实现与胚胎组织的力学匹配，他们只能轮流进入无尘间。连续、完全满足高密度柔性电极的封装需求。每个人在对方的基础上继续推进实验步骤，他们在掩膜对准仪中加入氮气垫片以改善曝光质量，全氟聚醚二甲基丙烯酸酯（PFPE-DMA，