复旦大学科研团队在二维超灵敏电路助力感觉神经-机器接口开发方面取得突破

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以生物神经系统卓越的灵敏度和实时处理能力为灵感，神经接口的发展正成为脑机接口技术和医疗领域的重要研究方向。然而，如何实现兼具灵敏性和低功耗的接口设备，仍是目前的技术瓶颈。因此，开发出一种能够精准捕获并实时处理微弱生物电信号的低功耗器件系统，对提升类神经接口的信号处理精度、实现高效闭环神经调控具有重要意义。
近日，复旦大学周鹏/王水源团队与长征医院合作，在感觉神经-机器接口方面取得了重要进展。相关成果以“Neuromorphic peripheral sensory-computer interface embodied by two-dimensional ultrasensitive circuits”为题发表于Materials Science & Engineering R: Reports期刊（文章链接可点击文末“阅读原文”获取）。
研究团队提出了一种感觉神经-机器接口（Peripheral Sensory-Computer Interface, PSCI）系统，其核心采用超灵敏、低功耗、原子级超薄二维晶体管阵列。该新型接口能够以高精度捕获和解码来自感觉神经的生物电信号。为提升医学诊断和治疗干预的准确性，PSCI实现了感知生物信号的实时高保真处理以及生物电刺激的闭环控制。PSCI的关键特性包括高灵敏度的多通道二维晶体管阵列，能够显著抑制生物电噪声，并以低电压运行，从而确保设备在直接与身体接触时的精准性、安全性和高能效。
通过与神经生理学的无缝集成，PSCI 实现了1个月的目标器官功能精确监测与调控，解析出与器官再生相关的0-20Hz频带及波形，进一步通过闭环电刺激实现了受损椎间盘的恢复再生。这一进展强调了二维材料在生物电子医疗技术中的应用潜力，为个性化医疗和推进神经电生理治疗策略提供了新方案。

感觉神经-机器接口（PSCI）系统示意图
复旦大学微电子学院青年研究员王水源、教授周鹏与海军军医大学附属长征医院陈华江主任、胡博医生为共同通讯作者，王水源、博士生陈克屹、硕士生张其然为共同第一作者。本工作得到科技部重点研发计划、国家自然科学基金、上海市科委、教育部创新平台、中国博士后科学基金等项目的支持。

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