收藏| 天津脑科学中心2021年度十大科技进展

国产脑-机专用芯片脑语者D系列研发成功

联合中国电子，创新采用采用动态元件匹配、噪声抑制和阻抗增强等关键技术，基于正向设计自主研发了国内首款8通道24位模数转换芯片——“脑语者”D系列，在今年上半年流片成功并完成测试，核心性能指标达到国际领先水平；配套自研脑-机计算芯片“脑语者”C系列，有望实现在线信息传输速率1000 bits/min以上的高速高维脑-机接口系统操作。

实用型脑-机接口迈入快车道

面向脑-机接口技术的实用化发展，自主研发的“神工-谛听”高性能脑电放大器系统取得国家医疗器械注册证，有力推动了国产化脑-机接口的产业化进程；在临床医学领域，创新设计国际首款可穿戴式脑控外肢体手指机器人系统——“神工-灵犀指”，有力促进了上肢运动功能障碍患者的精细运动与感知协作能力康复，获全国研究生机器人创新设计大赛一等奖；在特种医学领域，攻关实现了基于特征迁移的跨时间模型泛化技术和基于认知工程的人在回路人机协作技术，并在国家重大任务中得到重要应用。

新型低频-弱磁调控改善抑郁认知功能

首次证实了低频、低强度经颅磁刺激通过调节行为-网络-突触-分子等层面的神经机制，有效抑制了慢性应激对海马脑区功能和网络活性的损伤，改善了抑郁模型动物的情绪和认知功能，为中轻度抑郁症的临床治疗提供了新方法。该论文于5月份入选“Frontiers神经技术2021年度十大精选成果”（Top3），自发表以来关注量超万人次。

首发抑郁临床诊疗实现新突破

设计了频增chirp听觉范式，揭示了首发抑郁患者额-颞脑区的高频振荡及脑网连接异常，发现抑郁早期诊断和康复评估的生理指标。同时针对首发抑郁的个体差异，提出经颅电刺激个性化刺激策略，有效改善了首发抑郁的临床症状和认知功能。该研究在湖南湘雅二医院和天津市安定医院完成150余例首发抑郁临床病例的入组和采集，助力首发抑郁的临床诊疗。

听觉脑机接口助力人工耳蜗儿童康复评估

首次将听觉脑机接口技术应用于人工耳蜗（CI）儿童的听觉康复评估，完成近百例儿童的脑电数据采集与特征提取，揭示听觉皮层发育生物标记物随CI植入时长、频率、音节和声调等因素变化的规律。该研究填补了临床CI儿童术后康复缺乏客观评价指标的空白，成功解决了CI儿童在术后评估中不配合进而较难获取准确评价结果的棘手问题。

海马集群序列性放电预测精准空间记忆

设计了一种度量精准空间记忆的全新范式，应用清醒动物多通道电生理和神经解码技术，首次揭示海马神经元集群的亚秒-毫秒级序列性放电在记忆提取阶段的高度压缩性编码特性，实现对精准空间位置的强预测功能，而编码压缩性减弱可能导致失准记忆提取，该研究有助于深入理解海马神经网络的集群协同活动调节情景记忆提取的编码机制。相关成果已发表在《自然-通讯》期刊上。

IEEG-MEG联合揭示负性情绪加工的新环路机制

利用颅内脑电-脑磁图的先进多模态信息联合技术，通过建立面向人类受试的正负性情绪图片刺激任务，探究人脑情绪处理的神经环路机制，发现负性刺激可引发缰核和前额叶皮层内的theta/alpha频段活动增强；进一步溯源分析揭示负性刺激会显著增加缰核与前额叶皮层间的功能连接。该研究首次揭示人类缰核-前额叶皮层环路在负性情绪加工中的作用，相关成果发表在eLife期刊上。

MRI识别轻度认知障碍的脑网络白质结构病变

轻度认知障碍（MCI）是阿尔兹海默症（AD）的早期阶段，MCI的诊断与治疗对于预防AD具有重要的意义。该研究基于弥散张量成像技术对海马功能连接脑区的纤维进行追踪，应用统计分析、机器学习分类以及皮尔森相关系数等方法，首次揭示了MCI患者海马-颞叶与丘脑相关等特定神经束的白质退化现象，为 AD 的早期诊断提供了新的神经影像学依据，相关成果发表于《大脑皮层》期刊。

“团簇酶”成为神经系统病灶显像与治疗新技术

通过原子工程设计出一类具有精确结构的人工酶-“团簇酶”；其抗氧化活性是维生素E的160倍，能高效催化分解自由基、抑制炎症反应，对创伤性脑损伤具有很好治疗效果；利用团簇酶的近红外荧光特性实现了对脑损伤部位的高分辨显像，利用单原子人工酶设计的神经绷带实现了对颅脑损伤的高效无创治疗。相关成果发表在《自然-通讯》等期刊。

自主研发激光光片荧光显微成像系统

开发具有高穿透深度的激光光片显微成像系统，强化800微米以上深度光片的“弹道”片型，实现1μm的轴向分辨能力和毫米级超大视场，同时将成像的局部信噪比提升至5以上。对小鼠大脑组织进行了体外成像，可以实现大脑深处毛细血管的精细可视化，有望为研究动物大脑毛细血管图谱提供技术支撑。