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给大脑配上超级：《听诊器南》开大学团队研制机器人化主动膜片钳系统
天津5月26日电(记者孙玲玲)记者26日从南开大学获悉，该校人工智能学院赵新教授团队利用自主研发的机器人化主动膜片钳系统，与山东中医药大学实验动物中心团队合作，成功记录了清醒狨猴的神经元电生理信号，相关成果发表于《微系统与纳米工程》(Microsystems&Nanoengineering)。
据介绍，这是国际上首次将机器人化主动膜片钳技术应用于清醒非人灵长类动物的大脑电生理信号探测，标志着我国自主研发的精密科研仪器已具备实际应用能力，为前沿脑科学研究提供了技术支撑。
人类大脑拥有近860亿个神经元，这些细胞通过沿着轴突传递电脉冲相互“交流”，构成了行为和认知的物理基础。解析其细胞电生理机制，是当前脑科学研究的重点之一。荣获1991年诺贝尔奖的膜片钳技术，能够像“听诊器”一样精准检测神经元之间微弱的电生理信号，被公认为脑科学研究的“金标准”。
为机器人化狨猴膜片钳实验与在体神经元电生理信号测量结果。(南开大学供图)然而，在清醒非人灵长类动物身上实现膜片钳“微米级的贴合”几乎是人工操作的极限。目前仅凭人工操作，经常性出现“操作盲、定位缺、动作拙、检测难、跟不上”等问题，严重制约了脑科学研究的规模化探测。
“研发机器人化主动膜片钳系统，不仅能降低实验成本、提升成功率，还能实现大规模、智能化的全流程自主操作，攻克这一制约脑科学发展的技术瓶颈。”赵新说。
“这相当于赋予机器人接近外科医生水平的精细操作能力，在确保对细胞伤害降至最低的同时，实现了电信号的精准检测。”团队成员之一、南开大学人工智能学院副教授赵启立介绍。
依托该系统，研究团队不仅在国际上首次完成清醒狨猴机器人化膜片钳实验，并利用该系统开展了阿尔茨海默病模型小鼠的研究，进一步验证了其在不同动物模型中的广泛适用性与推广潜力。
赵新介绍：“面向清醒动物脑科学研究的机器人化主动膜片钳系统的研制与应用，有助于降低当前脑科学研究的技术门槛，让大规模、精准化的膜片钳探测成为可能，为我国开展细胞级、亚细胞级的高精度脑科学研究提供重要技术支撑。”(完)
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