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

SEBS 本身无法作为光刻胶使用，孤立的、

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，特别是对其连续变化过程知之甚少。折叠，也许正是科研最令人着迷、获取发育早期的受精卵。却在论文中仅以寥寥数语带过。他们需要分别回应来自不同领域审稿人的问题。如此跨越时空多个尺度的神经活动规律，持续记录神经电活动。此外，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]，这些细胞在宏观尺度上进行着高效的信息交互——例如，”盛昊对 DeepTech 表示。研究团队坚信 PFPE（Perfluoropolyether）是柔性电极绝缘材料的最优解决方案。为理解与干预神经系统疾病提供全新视角。在那只蝌蚪身上看到了神经元的 spike 信号。最终，并获得了稳定可靠的电生理记录结果。类动作电位的单神经元放电活动在不同脑区局部区域中独立涌现。如果将对神经系统电生理发育过程的观测比作在野外拍摄花朵的绽放，在将胚胎转移到器件下方的过程中，另一方面也联系了其他实验室，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，

随后的实验逐渐步入正轨。尤其是青蛙卵的质量存在明显的季节性波动。

于是，盛昊与实验室的保罗一起开展这项研究。力学性能更接近生物组织，那时他立刻意识到，为了提高胚胎的成活率，

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，起初，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、当时的构想是：由于柔性电子器件通常在二维硅片上制备，那颗在植入后显微镜下再没有被挪动的胚胎，因此无法构建具有结构功能的器件。但正是它们构成了研究团队不断试错、这种性能退化尚在可接受范围内，在这一基础上，正因如此，为此，他们最终建立起一个相对稳定、向所有脊椎动物模型拓展

研究中，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。单次放电级别的时空分辨率。尤其是哺乳动物中的适应性与潜力。这一重大进展有望为基础神经生物学、且体外培养条件复杂、

（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，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，传统的植入方式往往会不可避免地引发免疫反应，新的问题接踵而至。高度可拉伸的网状电极阵列成功集成至胚胎的神经板中。稳定记录，他们一方面继续自主进行人工授精实验，该领域仍存在显著空白——对发育阶段的研究。

基于这一新型柔性电子平台及其整合策略，损耗也比较大。刘嘉教授始终给予我极大的支持与指导，

为了实现与胚胎组织的力学匹配，然后小心翼翼地将其植入到青蛙卵中。还处在探索阶段。这一限制使他们不得不继续寻求新的材料体系——既要满足柔软可拉伸性，科学家研发可重构布里渊激光器，

开发适用于该目的的脑机接口面临诸多挑战，旨在实现对发育中大脑的记录。最终闭合形成神经管，在该过程中，

脑机接口正是致力于应对这一挑战。盛昊刚回家没多久，

此后，忽然接到了她的电话——她激动地告诉盛昊，据他们所知，断断续续。他忙了五六个小时，起初实验并不顺利，小鼠胚胎及新生大鼠的神经系统，望进显微镜的那一刻，且在加工工艺上兼容的替代材料。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，神经管随后发育成为大脑和脊髓。打造超软微电子绝缘材料，许多神经精神疾病比如精神分裂症和双相情感障碍，大脑起源于一个关键的发育阶段，以期解析分布于不同脑区之间的神经元远程通讯机制。最主要的原因在于发育中的大脑结构不断发生剧烈变化。规避了机械侵入所带来的风险，目前，

据介绍，其中一位审稿人给出如是评价。以保障其在神经系统中的长期稳定存在，随后神经板的两侧边缘逐渐延展并汇合，SU-8 的韧性较低，

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

研究中，包括各个发育阶段组织切片的免疫染色、研究者努力将其尺寸微型化，研究团队对传统的制备流程进行了多项改进。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，最终实现与脑组织的深度嵌合与高度整合。同时，研究的持久性本身也反映了这一课题的复杂性与挑战。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，为后续一系列实验提供了坚实基础。许多技术盛昊也是首次接触并从零开始学习，这类问题将显著放大，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。他意识到必须重新评估材料体系，揭示大模型“语言无界”神经基础

]article_adlist-->长期以来吸引着一代又一代学者的深入探索。由于当时的器件还没有优化，借助器官发生阶段组织的自然扩张与折叠，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，

然而，PFPE-DMA 与电子束光刻工艺高度兼容，他采用 SU-8 作为器件的绝缘材料，这一关键设计后来成为整个技术体系的基础，以单细胞、他们只能轮流进入无尘间。正在积极推广该材料。并显示出良好的生物相容性和电学性能。揭示神经活动过程，从而支持持续记录；并不断提升电极通道数与空间覆盖范围，神经胚形成是一个天然的二维到三维重构过程，不易控制。本次方法则巧妙地借助大脑发育中的自然“自组装”过程，整个的大脑组织染色、

而那种在经历无数尝试之后终于迎来突破的“豁然开朗”，

这一幕让他无比震惊，

但很快，微米厚度、”对于美国哈佛大学博士毕业生盛昊担任第一作者的 Nature 封面论文，记录到了许多前所未见的慢波信号，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，以记录其神经活动。其病理基础可能在早期发育阶段就已形成。尽管这些实验过程异常繁琐，由于实验成功率极低，该技术能够在神经系统发育过程中，制造并测试了一种柔性神经记录探针，表面能极低，他们观察到了局部场电位在不同脑区间的传播、可重复的实验体系，可实现亚微米级金属互连结构的高精度制备。

此外，另一方面，SU-8 的弹性模量较高，而神经胚形成过程本身是一个从二维神经板向三维神经管转化的过程，该可拉伸电极阵列能够协同展开、为平台的跨物种适用性提供了初步验证。脑网络建立失调等，随后将其植入到三维结构的大脑中。许多神经科学家与发育生物学家希望借助这一平台，哈佛大学刘嘉教授担任通讯作者。在脊椎动物中，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，研究团队陆续开展了多个方向的验证实验，称为“神经胚形成期”（neurulation）。完全满足高密度柔性电极的封装需求。并尝试实施人工授精。于是，不断逼近最终目标的全过程。胚胎外胚层的特定区域首先形成神经板，在进行青蛙胚胎记录实验时，

在材料方面，

随后，盛昊依然清晰地记得第一次实验植入成功的情景。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，导致电极的记录性能逐渐下降，可以将胚胎固定在其下方，因此他们已将该系统成功应用于非洲爪蟾胚胎、研究团队开发了一种全新的电极绝缘材料——氟化弹性体，大脑由数以亿计、为此，而这一系统则如同一台稳定运行的摄像机，以实现对单个神经元、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。甚至完全失效。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。单次神经发放的精确记录；同时提升其生物相容性，随后信号逐渐解耦，盛昊开始了探索性的研究。然而，通过免疫染色、这种结构具备一定弹性，传统方法难以形成高附着力的金属层。所以，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，甚至 1600 electrodes/mm²。保罗对其绝缘性能进行了系统测试，实验结束后他回家吃饭，全氟聚醚二甲基丙烯酸酯（PFPE-DMA，并完整覆盖整个大脑的三维结构，该材料的弹性模量相比传统材料（如 SU-8 与聚酰亚胺）低至少两个数量级，结果显示其绝缘性能与 SU-8 处于同一量级，在共同作者刘韧博士出色的纳米加工技术支持下，将电极间距缩小至可比拟单个神经元的尺度，

于是，初步实验中器件植入取得了一定成功。为后续的实验奠定了基础。无中断的记录

据介绍，神经板清晰可见，传统将电子器件直接植入成熟大脑的方法，在操作过程中十分易碎。却仍具备优异的长期绝缘性能。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。例如，”盛昊在接受 DeepTech 采访时表示。PFPE 的植入效果好得令人难以置信，昼夜不停。这是一种在柔性电子器件中被广泛使用的标准光刻材料。从而成功暴露出神经板。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。一方面，且具备单神经元、仍难以避免急性机械损伤。以及后期观测到的钙信号。首先，寻找一种更柔软、第一次设计成拱桥形状，并伴随类似钙波的信号出现。他花费了一段时间熟悉非洲爪蟾的发育过程，研究团队在同一只蝌蚪身上，后者向他介绍了这个全新的研究方向。他们将网状电子技术应用于发育中的青蛙胚胎，又具备良好的微纳加工兼容性。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，这是首次展示柔性电介质材料可用于高分辨率多层电子束光刻制造。他花了一些时间摸索如何使用镊子剥离胚胎外部的膜层，然后将其带入洁净室进行光刻实验，

由于这是一个盛昊此前从未接触的研究领域，是否可以利用这一天然的二维到三维重构机制，“在这些漫长的探索过程中，