神經領域新科技

仿生三維神經電極研究新進展

清華大學航天航空學院、柔性電子技術研究中心馮雪教授課題組與浙江清華柔性電子技術研究院、浙江大學謝濤教授團隊合作，開展用于外周神經電刺激與信號采集的形狀記憶基仿攀爬纏繞電極的研究。研究成果發表于Science Advances。外周神經電刺激與信號采集在治療一些藥物難治性疾病如癲癇、抑郁、心衰、假肢等方面具有十分重要的臨床意義。研究團隊通過力學理論并與信息、材料、化學等學科深度交叉，發展了一種能夠在體溫驅動下自動攀爬至外周神經束上的三維螺旋形纏繞電極，依靠自然粘附形成穩定且柔性的電極—神經束界面，為外周神經調控技術在臨床上的應用提供了新思路。

仿攀爬纏繞電極用于外周神經調控示意圖（圖片來源于清華大學新聞中心網站）

自然界中的纏繞植物及力學模型（圖片來源于清華大學新聞中心網站）

柔性可拉伸傳感器研究進展

中國科學院深圳先進技術研究院生物醫學與健康工程研究所微創中心王磊研究員等開展了基于微通道結構設計的室溫液態金屬超高可拉伸傳感器研究，提出了一種微通道的優化設計，提高基于液態金屬柔性可拉伸傳感器的靈敏度。研究成果發表于Scientific Reports。柔性傳感器是可穿戴醫療、機器人等領域的研究熱點。柔性應變傳感器已經成為未來發展智能器件的重點研究方向，其在人機交互系統、電子皮膚、人體運動行為監測系統等領域具有廣闊的應用前景。研究團隊利用有限元仿真優化結果，設計制備柔性可拉伸傳感器，為實現人體手指、手腕等關節等運動精準測量提供了可行性方法。

活體繪制腦功能連接組

浙江大學醫學院系統神經與認知科學研究所王菁教授（Anna Wang Roe）團隊突破了一項腦網絡研究新方法，他們借助7T功能磁共振系統（fMRI）的成像優勢，并結合紅外光神經刺激（Infrared Neural Stimulation），開發出紅外光神經刺激功能磁共振整合技術（INS-fMRI），并在活體腦中獲得亞毫米級的腦連接組，使我們能更快速、更系統、更清晰地看清“大腦交通圖”，了解信息的傳遞。研究論文發表于Science Advances。該方法可以被用于系統性地逐個刺激皮層功能柱，從而全面地描繪靈長類亞毫米水平連接組。這項新技術將為繪制高分辨率功能柱的全腦網絡圖奠定基礎，為大規模全腦功能連接研究奠定基礎。

智能交通人機協同研究進展

中國科學院自動化研究所作為第一作者和通信作者單位與英國克蘭菲爾德大學、清華大學、美國印第安納大學—普渡大學印第安納波利斯分校、西安交通大學等單位合作研發了平行駕駛系統，研究成果發表于IEEE Intelligent Transportation Systems Magazine。平行駕駛系統是以“ACP平行理論”為基礎，兼具運營管理、在線狀態監測、應急駕駛安全接管等功能的先進云端網聯自動駕駛管控系統。平行駕駛系統能夠真正解決人機協同混合智能的建模、車車通信、車路通信和車云通信問題，并顯著降低智能車系統的開發成本，高性能計算實驗控制模塊可提升現有的無人駕駛汽車安全系數。

大規模神經元形態重建和分析

廈門大學信息學院智能科學與技術系張俊松與國內外科學家合作，提出一種新的三維神經元簇重建工具G-Cut。研究成果發表于Nature Communications。為了度量神經元胞體與神經突起間的關聯性，從已有的帶有標注的大規模神經元形態學數據集統計分析得到其規律和形態學信息。然后將神經元簇的重建問題轉化為神經突起之間連接所形成的拓撲連接圖的圖分割問題，并結合神經元形態學規律和信息，在所有的神經突起與神經元胞體的關聯性中尋找重建問題的最優解。通過在不同的合成數據集及真實的腦組織圖像數據集上測試，和已有的方法相比，G-Cut在不同密度和不同規模的神經元簇圖像上均獲得了更高的重建正確率。

從神經元簇自動重建單個神經元的工作流程（圖片來源于廈門大學新聞網）

感知抉擇皮層環路機制因果性研究新進展

中國科學院神經科學研究所、腦科學與智能技術卓越創新中心、神經科學國家重點實驗室徐寧龍研究組解答了一個具有廣泛爭議的科學問題：后頂葉皮層及相關神經環路在抉擇過程中發揮什么作用——后頂葉皮層在信息歸類感知抉擇中的因果性作用。研究成果發表于Nature Neuroscience。后頂葉皮層（Posterior Parietal Cortex，PPC），是大腦中一個處理多種感覺、運動信息的聯合腦區，能夠接收來自視覺系統、聽覺系統和軀體感覺系統的信息傳入，同時它的主要輸出目標是與運動相關的腦區：背外側前額葉皮層、次級運動皮層、額葉視區、紋狀體等。其在大腦網絡中處在感覺—運動整合的關鍵樞紐位置。

新型精準基因治療實現視覺修復

中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心、中國科學技術大學生命科學與醫學部薛天教授課題組與中國科學院神經科學研究所仇子龍研究員課題組合作，開發出新型精準基因編輯方法，并結合遺傳性視網膜色素變性動物模型，實現了對視網膜色素變性小鼠在體精準基因矯正和視覺修復的治療。研究論文發表于Science Advances。視網膜遺傳性疾病的發生，會導致患者視覺損傷，嚴重影響了患者的生活質量。視網膜色素變性作為一種常見的遺傳性眼科疾病，其表征為患者在出生后伴隨著嚴重的夜盲，視覺區域逐漸減小直至徹底失明。CRISPR-Cas9基因編輯是治療遺傳性疾病的潛在手段之一。

恐懼情緒的新環路

浙江大學醫學院李曉明教授課題組發現了一條由丘腦網狀核介導的從皮層至丘腦的神經環路，參與調控動物恐懼性逃避行為。研究成果發表于Nature Neuroscience。恐懼是一種當機體面臨可能會對生存產生威脅性刺激時產生的情緒反應。對于生物體而言，面對危險性刺激產生迅速有效的應對是保障物種生存和延續的關鍵。在長期的進化過程中，面對不同的環境時，生物體往往會進化出適應性的行動策略。該研究利用光遺傳技術雙向證明了皮層—丘腦網狀核—丘腦這樣一條三級環路在調控動物的防御性逃跑行為中的關鍵作用，該環路是杏仁核介導的恐懼行為的重要上游。