神经领域新科技

仿生三维神经电极研究新进展

清华大学航天航空学院、柔性电子技术研究中心冯雪教授课题组与浙江清华柔性电子技术研究院、浙江大学谢涛教授团队合作，开展用于外周神经电刺激与信号采集的形状记忆基仿攀爬缠绕电极的研究。研究成果发表于Science Advances。外周神经电刺激与信号采集在治疗一些药物难治性疾病如癫痫、抑郁、心衰、假肢等方面具有十分重要的临床意义。研究团队通过力学理论并与信息、材料、化学等学科深度交叉，发展了一种能够在体温驱动下自动攀爬至外周神经束上的三维螺旋形缠绕电极，依靠自然粘附形成稳定且柔性的电极—神经束界面，为外周神经调控技术在临床上的应用提供了新思路。

仿攀爬缠绕电极用于外周神经调控示意图（图片来源于清华大学新闻中心网站）

自然界中的缠绕植物及力学模型（图片来源于清华大学新闻中心网站）

柔性可拉伸传感器研究进展

中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所微创中心王磊研究员等开展了基于微通道结构设计的室温液态金属超高可拉伸传感器研究，提出了一种微通道的优化设计，提高基于液态金属柔性可拉伸传感器的灵敏度。研究成果发表于Scientific Reports。柔性传感器是可穿戴医疗、机器人等领域的研究热点。柔性应变传感器已经成为未来发展智能器件的重点研究方向，其在人机交互系统、电子皮肤、人体运动行为监测系统等领域具有广阔的应用前景。研究团队利用有限元仿真优化结果，设计制备柔性可拉伸传感器，为实现人体手指、手腕等关节等运动精准测量提供了可行性方法。

活体绘制脑功能连接组

浙江大学医学院系统神经与认知科学研究所王菁教授（Anna Wang Roe）团队突破了一项脑网络研究新方法，他们借助7T功能磁共振系统（fMRI）的成像优势，并结合红外光神经刺激（Infrared Neural Stimulation），开发出红外光神经刺激功能磁共振整合技术（INS-fMRI），并在活体脑中获得亚毫米级的脑连接组，使我们能更快速、更系统、更清晰地看清“大脑交通图”，了解信息的传递。研究论文发表于Science Advances。该方法可以被用于系统性地逐个刺激皮层功能柱，从而全面地描绘灵长类亚毫米水平连接组。这项新技术将为绘制高分辨率功能柱的全脑网络图奠定基础，为大规模全脑功能连接研究奠定基础。

智能交通人机协同研究进展

中国科学院自动化研究所作为第一作者和通信作者单位与英国克兰菲尔德大学、清华大学、美国印第安纳大学—普渡大学印第安纳波利斯分校、西安交通大学等单位合作研发了平行驾驶系统，研究成果发表于IEEE Intelligent Transportation Systems Magazine。平行驾驶系统是以“ACP平行理论”为基础，兼具运营管理、在线状态监测、应急驾驶安全接管等功能的先进云端网联自动驾驶管控系统。平行驾驶系统能够真正解决人机协同混合智能的建模、车车通信、车路通信和车云通信问题，并显著降低智能车系统的开发成本，高性能计算实验控制模块可提升现有的无人驾驶汽车安全系数。

大规模神经元形态重建和分析

厦门大学信息学院智能科学与技术系张俊松与国内外科学家合作，提出一种新的三维神经元簇重建工具G-Cut。研究成果发表于Nature Communications。为了度量神经元胞体与神经突起间的关联性，从已有的带有标注的大规模神经元形态学数据集统计分析得到其规律和形态学信息。然后将神经元簇的重建问题转化为神经突起之间连接所形成的拓扑连接图的图分割问题，并结合神经元形态学规律和信息，在所有的神经突起与神经元胞体的关联性中寻找重建问题的最优解。通过在不同的合成数据集及真实的脑组织图像数据集上测试，和已有的方法相比，G-Cut在不同密度和不同规模的神经元簇图像上均获得了更高的重建正确率。

从神经元簇自动重建单个神经元的工作流程（图片来源于厦门大学新闻网）

感知抉择皮层环路机制因果性研究新进展

中国科学院神经科学研究所、脑科学与智能技术卓越创新中心、神经科学国家重点实验室徐宁龙研究组解答了一个具有广泛争议的科学问题：后顶叶皮层及相关神经环路在抉择过程中发挥什么作用——后顶叶皮层在信息归类感知抉择中的因果性作用。研究成果发表于Nature Neuroscience。后顶叶皮层（Posterior Parietal Cortex，PPC），是大脑中一个处理多种感觉、运动信息的联合脑区，能够接收来自视觉系统、听觉系统和躯体感觉系统的信息传入，同时它的主要输出目标是与运动相关的脑区：背外侧前额叶皮层、次级运动皮层、额叶视区、纹状体等。其在大脑网络中处在感觉—运动整合的关键枢纽位置。

新型精准基因治疗实现视觉修复

中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、中国科学技术大学生命科学与医学部薛天教授课题组与中国科学院神经科学研究所仇子龙研究员课题组合作，开发出新型精准基因编辑方法，并结合遗传性视网膜色素变性动物模型，实现了对视网膜色素变性小鼠在体精准基因矫正和视觉修复的治疗。研究论文发表于Science Advances。视网膜遗传性疾病的发生，会导致患者视觉损伤，严重影响了患者的生活质量。视网膜色素变性作为一种常见的遗传性眼科疾病，其表征为患者在出生后伴随着严重的夜盲，视觉区域逐渐减小直至彻底失明。CRISPR-Cas9基因编辑是治疗遗传性疾病的潜在手段之一。

恐惧情绪的新环路

浙江大学医学院李晓明教授课题组发现了一条由丘脑网状核介导的从皮层至丘脑的神经环路，参与调控动物恐惧性逃避行为。研究成果发表于Nature Neuroscience。恐惧是一种当机体面临可能会对生存产生威胁性刺激时产生的情绪反应。对于生物体而言，面对危险性刺激产生迅速有效的应对是保障物种生存和延续的关键。在长期的进化过程中，面对不同的环境时，生物体往往会进化出适应性的行动策略。该研究利用光遗传技术双向证明了皮层—丘脑网状核—丘脑这样一条三级环路在调控动物的防御性逃跑行为中的关键作用，该环路是杏仁核介导的恐惧行为的重要上游。