腦機(jī)接口(brain computer interface，BCI)可獨(dú)立于機(jī)體的外周神經(jīng)和肌肉將大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的信號傳送至電腦設(shè)備并與之互通交換。BCI作為臨床康復(fù)治療的重要手段之一，已廣泛應(yīng)用于神經(jīng)假肢、疼痛緩解、帕金森癥抑制、視覺恢復(fù)等領(lǐng)域。腦機(jī)接口的連接方式有植入式和非植入式之分，其中植入式具有時空分辨率高、定位精準(zhǔn)、記錄信號質(zhì)量好等優(yōu)勢。植入式腦機(jī)接口通過手術(shù)的方式將微絲電極陣列、硅電極陣列和光電極等神經(jīng)微電極植入至具體目標(biāo)腦區(qū)，以實(shí)現(xiàn)對電極記錄點(diǎn)周圍神經(jīng)元放電信號的直接采集和記錄。

微絲電極陣列(microwire electrode array,MWEA)作為BCI的重要媒介之一，因其高通量記錄、耗材便宜、制作簡單、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于多通道電生理等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究。MWEA一般采用直徑為20～50μm的被一層絕緣材料包裹的金屬絲制成，這些金屬絲主要包括鎳鉻合金、鉑銥合金、鎢、鉑和不銹鋼等。常規(guī)電生理實(shí)驗(yàn)一般選用導(dǎo)電性能、物理機(jī)械性能、電化學(xué)性能和制作成本均較為優(yōu)異的鎳鉻合金絲作為制作微絲電極的材料。

微絲電極的發(fā)展歷史悠久，早在1950年，已有人制作出金屬微絲電極并用于神經(jīng)電信號的記錄，此時的單根金屬電極并不能滿足科學(xué)家對大腦8×1011神經(jīng)元的探索與研究，因此，科研人員逐漸研制出多根電極絲排列的MWEA。Tsai等人制備的16和32通道的微絲電極陣列為腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多通道電生理研究提供了堅(jiān)實(shí)的媒介支撐，也是目前電生理實(shí)驗(yàn)廣泛使用的微絲電極陣列原始模板。雖然MWEA在記錄神經(jīng)元放電方面有諸多優(yōu)勢，但是其記錄到的電信號存在信噪比低、電壓幅度小，且易受被記錄對象的運(yùn)動干擾等缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)中，可以通過適當(dāng)增加電極尖端的表面積(如在尖端電鍍修飾材料)來減小電極阻抗，但是阻抗過小會增加背景噪音，降低信噪比。

連接地線可降低一部分噪音干擾，提高記錄信號的信噪比，但是這種排噪方式比較隨機(jī)，個體差異較大。

微絲電極陣列制作過程

(1)Samtec接口的針腳對準(zhǔn)電路板的銅片(圖1a-1)，首先用焊錫固定電極兩側(cè)邊端(圖1a-2)，再逐步粘合其余接口，相鄰接口之間的焊錫不能接觸，以免發(fā)生短路(電極另一側(cè)同樣操作)；(2)將電極絲剪成200 mm左右的小段；(3)擺排電極絲(圖1a-4)，將剪好的電極絲并列擺放在電路板上,共8根，兩兩間隔200μm左右；(4)剝掉絕緣層，用鑷子或電烙鐵刮掉電極絲外層包裹的絕緣層，暴露出鎳鉻合金電極導(dǎo)電部分；(5)將剝掉絕緣層的電極端插入已被焊錫焊接的Samtec接口與電路板的銅片之間(圖1a-5)。

制作電極另一側(cè)，重上述2-5步驟；焊接地線，內(nèi)置參考電極(圖2a)：在電極一側(cè)的任意一端焊接一根銀絲作為地線，將剝掉一部分絕緣層的排列在電極陣列最外側(cè)的電極絲作為參考電極，焊接到電極另一端；外置參考電極(圖2b)：在電極一側(cè)的兩端焊接兩根銀絲，一根作為地線，另一根作為參考電極，在下置電極時，兩根電極均纏繞在顱骨釘上；AB膠1∶1混合粘粘電極引腳針腳與電路板銜接處(圖2c,2d)，一方面起到絕緣的作用，另一方面可保護(hù)裸露在外面的電極絲；在手術(shù)前，用眼科剪減掉電路板多余的部分，如圖1a中紅色“×”所示；根據(jù)目標(biāo)腦區(qū)的定位，剪斷電極絲(圖1a)，剩余電極絲應(yīng)長出目標(biāo)腦區(qū)深度1～2 mm。