脑深部电刺激（DBS）是一种广泛使用的神经调控治疗手段，能够缓解帕金森病等运动障碍性疾病患者的症状并提高其生活质量。帕金森病的特征是基底神经节（BG）中多巴胺能神经元的过度丢失，基底神经节是一组对运动控制和执行至关重要的神经核团。丘脑底核（STN）作为基底神经节的一部分，是帕金森病DBS治疗中最常见的靶点。DBS治疗包括将带有电极的设备外科植入STN，以提供高频电刺激。通过调节神经元的放电模式，DBS旨在使STN对丘脑和运动皮层的过度抑制性输出正常化，从而减轻震颤、运动迟缓和僵硬等运动症状。然而，传统DBS技术存在瓶颈：电极体积大、定位精度低、刺激范围广，容易影响周围非靶区神经组织，引发副作用。同时，传统电极无法实时高分辨率记录神经活动，难以获取有效的病理生物标志物，也无法实现个性化闭环治疗。为此需要开发新的电极材料和技术。

在此背景下，来自英国和西班牙的跨国研究团队开发了一种基于柔性还原氧化石墨烯微电极的新型高密度神经接口，实现了帕金森模型大鼠丘脑底核的高精度定位、病理神经活动监测与局部脑深部电刺激调控。相关研究成果以“用于帕金森病大鼠的高精度脑深部定位和神经调控的柔性石墨烯基神经技术”（doi：10.1038/s41467-025-58156-z）为题于2025年3月25日发表在《Nature Communications》（IF：15.7/Q1）。

还原氧化石墨烯（rGO）是一种高性能的电极材料，具有高电荷注入和低阻抗的特点，这使得其能够高效地刺激和记录大脑活动，并且具有高保真度。为了探索这种电极技术在DBS中的潜力，研究人员设计并开发了一种新型还原氧化石墨烯（rGO）基柔性高密度微电极阵列。这种电极阵列由8个直径仅25微米的微电极组成，基底厚度仅10微米，宽度120微米，利用rGO的纳米孔结构，实现了极低阻抗（1kHz时仅为29.4±5kΩ，低频1Hz时为5.2±0.6MΩ）与高电荷注入能力（2.3 mC/cm²），远优于传统金属电极。

在植入技术上，研究团队创新性地采用水溶性PVA临时粘合剂，将柔性电极固定于刚性硅穿刺针上，前6毫米以100μm/s快速穿透，后续1.5毫米以5μm/s精细定位，最大限度减少脑组织损伤，实现对大鼠大脑深部STN区域的精准、低损伤植入。通过实时记录多单元活动（MUA），在手术过程中实现了基于神经放电特征的动态定位，精准确认电极进入STN，而非周围无活动区。

在动物实验中，团队采用6-OHDA建立了经典的帕金森病模型大鼠，并通过行为学测试（如前肢不对称测试、阿扑吗啡旋转实验）验证模型成功。电极植入后，研究人员利用同一组微电极双向实现神经信号高信噪比记录与局部电刺激。在患病大鼠中，STN区域多单元放电明显增强，表现为特有的高频爆发型放电模式，而对照组则主要表现为正常的单一节律性放电。

当研究团队采用临床常用高频DBS参数（130Hz, 75μA, 1min）刺激STN区后，观察到帕金森大鼠的异常爆发活动显著减少，神经活动模式在刺激后几十秒内趋于正常对照组水平。这种抑制效应具有高度局部性，超过500微米的距离后调控效应明显衰减，表明rGO微电极可实现空间选择性极强的神经调控。同时，LFP频段内信号在刺激前后无显著变化，提示该技术可在不影响全局神经节律的前提下，进行局部电生理微调。稳定性方面，rGO微电极在1亿次脉冲刺激后性能无明显衰退。

研究同行评议报告中提到，“这是一篇关于在柔性基底电极上使用纳米多孔还原氧化石墨烯涂层进行记录与刺激的DBS研究的高水平论文。研究以大鼠为模型生物，系统验证了脑内探针的植入、神经电信号的尖峰记录以及电刺激效应。该研究对于灵活型深脑探针在记录与刺激中的转化应用具有重要影响，未来有望推动闭环刺激方案的发展，实现对局部神经活动的精准调控。尤其值得注意的是，本研究揭示了：即便电刺激显著改变了神经尖峰活动，但在LFP频段内却未必可见，这一发现对相关领域具有高度科学意义。”