电生理记录因其对神经元活动观测拥有亚毫秒量级的时间分辨率被认为是神经科学中的金标准。然而，例如微丝电极和硅电极等的传统神经电极矩阵无法在活体动物中实现长期稳定的电信号记录。这种不稳定是由硬质神经电极与柔软的大脑组织之间的机械属性不匹配造成的。超柔神经电极的开发和应用克服了这些问题并实现了无胶质瘢痕细胞的，可数月长期稳定测量的神经界面。不仅如此，将超柔神经电极与其他先进成像方式相结合也为神经科学的发展开创出了新的可能性。将超柔神经电极推广到脊髓和外周神经也为临床应用增添了更好的解决方案。本研究组致力于通过工程的方法设计和开发神经电极并与其他先进成像方式相结合从而应用于中枢与外周神经系统。

　　1.电生理与成像技术的结合

　　大脑包含了大量的局部的和跨脑区的神经网络，这些神经网络的活动横跨了不同的时间和空间尺度。由于神经研究工具的限制，许多神经科学家主要致力于对单个或者个别脑区的微观神经网络的研究以及跨脑区的宏观功能连接的研究。我们目前缺少能够将不同时空尺度相结合从而进行功能连接性研究的平台。通过将超柔神经电极与先进的颅窗技术相结合，我们实现了具有单细胞分辨率且长期稳定地对单个神经元与整个皮层之间的功能连接性的研究。我们还将致力于电生理与更多成像技术和方法（如微型显微镜与功能核磁共振）相结合。

　　2.外周神经电极的设计和开发

　　功能性义肢能够帮助肢体残疾人士实现部分运动和感知功能。目前最流行的功能义肢基于肌电信号记录，这种义肢只有几个自由度并且不能实现同时间的多个自由度控制。相较于人体上肢的21个自由度，目前的功能性义肢显然不能实现自然的抓取动作。因此为了创建能够实现人体自然运动机能的义肢，一个高通量，稳定记录神经活动的神经电极是至关重要的。我们致力于应用减少探针尺寸和柔软度的概念来设计神经电极，以期最大程度的减少甚至消除神经系统的长期炎症反应。初步的实验结果已经证明了这种电极在大鼠的坐骨神经中只存在轻微的长期炎症反应。我们致力于支持长期稳定的信号记录和刺激的外周神经电极的设计和开发，并计划在未来将这些电极应用在如膀胱功能障碍，癫痫和抑郁症一类的临床治疗干预场景下。

　　3.闭环自驱动脑机接口的开发

　　外周神经电极的开发和应用在脑机接口的研发中也有举足轻重的作用。目前已经有一些工作将犹他阵列和外周肌肉刺激相结合重塑瘫痪病人的上肢运动功能。然而肌肉刺激有限的选择性还不足以支撑患者执行自然的上肢运动。另外，没有感觉反馈，患者也很难控制施加在物体上的作用力。因此，能够进行长期稳定测量和刺激的外周神经电极能够提供一种理想的解决方案。这种方式不仅能够降低手术创伤，增加可控制的自由度，而且为脑机接口增加了感觉反馈环路。通过将超柔性脑电极与外周神经电极的结合我们期待能够实现长期稳定的闭环自驱动脑机接口乃至临床应用。