可注射水凝胶生物电刺激器，用于无线深部脑神经调控

更柔软的方式触及大脑深处

对于帕金森病等疾病的患者，深部脑刺激可以缓解症状，但目前仍依赖于硬质金属电极和植入电池。本研究探索了一种更温和的选择：一种可注射的柔性材料，可在每次刺激时从头皮外部进行连线而无需外科手术，为大脑疾病提供了更少侵入性的治疗途径。

用微小柔性植入物替代刚性硬件

研究人员制备了一种特殊凝胶，注射入脑组织时由液体转变为柔软且具有电导性的固体。其成分与脑内天然糖类发生反应，形成与大脑本身相近软度的灵活网络。由于其柔软且富含水分，这种水凝胶能紧密贴合周围细胞，而不会像刚性金属部件那样刮擦或撕裂组织。试验显示在大鼠中免疫反应低且长期相容性良好。

外部信号如何到达深部脑区

研究团队没有通过颅骨穿线，而是将一个扁平电极垫放在头皮上，通过头部发送高频电脉冲。单独这些脉冲会扩散开来，强度不足以对某一部位产生显著影响。水凝胶改变了这一点。由于其导电性远高于普通脑组织，凝胶在其表面聚集电荷并把电场集中到其所在位置。计算机模拟和离体测量表明，电流密度在凝胶-组织界面处急剧上升，而在其他区域保持较低，且总体能量吸收在公认的安全限度内。

从聚焦电场到活体神经信号

为验证这种聚焦能量是否真正影响神经细胞，科学家们先在培养的人类类神经细胞上进行测试，刺激信号通过凝胶传递。只有在凝胶与外部刺激同时存在时，细胞才显示出大幅且可逆的钙活动爆发，这是神经放电的标志，同时细胞生长与存活保持完整。在麻醉大鼠体内，水凝胶被注入一个称为丘脑下核的运动控制枢纽，并在连接的脑区记录活动。刺激时，靶区附近的神经元活动增强，下游结构变得更为活跃，运动皮层神经元去同步化，这一模式与临床深部脑刺激产生的效果相似。

帮助帕金森样大鼠活动并保护其神经元

最具说服力的测试来自于使用一种常规毒素处理的大鼠，该毒素会产生帕金森样运动障碍和多巴胺能神经元丧失。动物在单次深部注射水凝胶后，通过头皮垫每日接受无线刺激。四周内，只有同时具有凝胶与刺激的组在行走距离、速度和活跃运动时间上稳步改善，接近健康大鼠的行为表现。脑组织分析显示，这些动物保留了更多的多巴胺神经元，表现出更强的星形胶质细胞支持活动与生长因子信号，并维持更健康的灰质与白质结构。由于凝胶不像金属那样扭曲影像，功能性磁共振成像显示接受治疗的动物在与运动相关脑区之间恢复了更平衡的通讯。

这对未来脑部疗法可能意味着什么

简单来说，这项工作表明一小团柔软的导电凝胶可以像隐藏在大脑内的天线，从头皮外部收集温和的电信号并将其转化为聚焦的神经刺激。在大鼠身上，这种无线方法缓解了运动障碍并帮助保护脆弱的脑细胞，而无需传统硬件的体积和刚性。尽管在用于人体之前仍需大量测试，但该概念指向了更少侵入性、与影像兼容性更好且可能更易于随时间调整的深部脑治疗方案。

引用: Yang, M., Liu, W., Chen, P. et al. Injectable hydrogel bioelectrostimulator for wireless deep brain neuromodulation. Nat Commun 17, 4526 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69226-1

关键词: 深部脑刺激, 导电水凝胶, 无线神经调控, 帕金森病, 脑植入物