电解微气泡动力学界定柔性神经接口进行皮层内微刺激时的安全阈值

采用超柔性神经电极进行的皮层内微刺激（intracortical microstimulation, ICMS）能够以低阈值、长期稳定且高分辨率的方式调控神经回路，为感觉功能恢复和闭环神经调控提供了一种很有前景的策略。然而，界定其安全且有效电流范围的微观机制仍不清楚。在本研究中，我们结合清醒小鼠体内双光子（2P）成像与电生理技术，考察了通过超柔性阵列实施电荷平衡刺激时电流依赖性的神经血管效应。我们观察到在ICMS过程中，电极周围会形成气泡，且气泡大小随电流幅值呈二次增长，这与基于法拉第过程的气泡生长模型一致。体内2P成像显示，在低至中等电流（20~40 A）下，血管渗漏较小、空间局限性强且大体可逆；而在更高电流（[≥]60 A）下，则会急剧转变为广泛的、由电场主导的血管外渗，并伴随继发性血管破坏。这一转变与即时的、受刺激锁定的运动反应以及电极退化的发生相一致。多物理场模拟通过引入气泡诱导的电场再分布以及血管壁通透性的电压依赖性，重现了所观察到的非线性渗漏—电流关系。模型表明，气泡可作为局部电场调制器：在较低电流下，气泡会将超过阈值的电场集中于其边界附近，同时屏蔽更远处的血管节段；而在更高电流下，这种局部限制作用失效，系统进入由电场主导的损伤状态。总体而言，这些发现为采用柔性神经接口进行ICMS界定了一个具有机制依据的安全窗口，并指出气泡辅助的血管通透化是高电流下的一种关键失效模式，这对于未来双向脑机接口和高精度神经假体方案的设计至关重要。

本网站正在使用一项安全服务来保护自身免受在线攻击。您刚刚执行的操作触发了该安全解决方案。可能触发此拦截的行为包括提交特定的单词或短语、SQL 命令或格式错误的数据。

您可以向网站所有者发送电子邮件，告知其您被拦截的情况。请在邮件中说明当该页面出现时您正在执行的操作，并附上本页面底部显示的 Cloudflare Ray ID。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.17.733032v1?rss=1

🏷️ 皮层内微刺激 柔性神经接口 微气泡动力学 神经血管效应 双光子成像 安全阈值