本研究组利用先进微纳加工工艺与新型材料的结合，结合生物医学工程、微电子、机械工程和神经工程等交叉学科背景，系统性的开发与组织兼容，长期稳定的大规模柔性电子神经界面。并将其应用在基础神经科学，脑疾病学，以及侵入式脑机接口等方面的研究。 　　   

    1.长期稳定、超高带宽的柔性植入式神经界面

    植入式脑机接口能够构建大脑与外部设备的实时信息传输通道，是解析大脑高级认知功能、研发重大脑疾病治疗手段、实现高程度人机共融和人体机能增强的底层核心技术。此项技术目前最突出的两个问题是植入体的生物相容性和接口的带宽问题。传统植入式电极无法长期有效地在体埋植，且测量信号稳定性差，导致其使用寿命短，解码器设计复杂且需要大量的训练和校准。此外，现有接口的信道局限在一两百通道左右，提取信息能力有限，因此可实现的控制自由度低且精度较差，大大限制了其应用价值。研究团队利用先进微纳加工工艺与新型材料的结合，结合生物医学工程、微电子、机械工程和神经工程等交叉学科背景，致力于开发兼具优异的组织兼容性和上千通道带宽的大规模的超柔电极阵列，以期解决以上两个问题，从而充分发挥植入式脑机接口技术在基础科研和临床应用中的价值。

    2.集成化的柔性神经界面系统开发

    系统性的神经界面开发除了大规模的前端电极阵列以外，高效、微创的手术植入方案和低功耗、集成化的数据采集芯片等相关部分也必不可少。本实验室希望利用多学科交叉的工程背景，以及与基础神经科学长期合作经验，开发以及推动以上技术环节的整合与进步，进一步促进柔性神经界面在基础神经科学以及临床方面的推广与应用。

    3.基于介观功能脑网络动态的脑功能及脑疾病神经机制研究

    对大脑的结构和功能的理解是人类认识世界、认识自我的最终挑战。大脑中各种感知觉、情绪等基本信息、以及包括思维、抉择甚至意识等在内的高级认知信息的处理，通常需要多个脑区的有序协作。而神经系统疾病，比如帕金森、阿尔兹海默症、抑郁症等，往往伴有漫长的发展过程且涉及到多个脑区的活动改变。同时，大脑中丰富的细胞数量、种类以及特定的组织方式，进一步加深了神经网络的复杂性。大规模柔性电极阵列在大脑中具有长期稳定的性能表现，不仅可以实现对局部神经环路动态的高分辨率解析，而且可以在整个功能性回路水平上对多个脑区同时进行监测，为脑功能及脑疾病研究提供了有力工具。相比传统研究手段，基于柔性电极的大规模长期电生理记录能够提供更直接（神经元电活动）、更高分辨率（单个动作电位及单细胞精度）、更丰富（多脑区，上千神经元）的神经活动信息。研究团队希望利用该技术，在啮齿类、非人灵长类动物模型以及人脑上开展大规模长期神经活动记录，对包括运动、决策以及神经退行性疾病在内的介观功能脑网络动态进行深入研究，从而解析认知脑功能原理和脑重大疾病机理，推动研发脑重大疾病的新型干预和治疗手段。

    4.面向临床应用的高效、双向柔性植入式脑机接口

    侵入式脑机接口已经在运动功能修复、语言解码、感知觉重建等多个方面开展了探索性应用。然而，这些脑机接口系统在设计时仅聚焦于单一任务，且通信速率依旧低于使用自然输出通路。而多任务通用和高效通讯，是决定了脑机接口技术能否真正从实验室走向实际应用，并在医疗、通讯、军事等领域带来变革性进展的两个关键要素。研究团队将充分发挥柔性微电机高精度记录和精细刺激的优势，构建双向、稳定、高带宽的侵入式柔性脑机接口，并结合深度学习等智能算法，从运动辅助和感知觉重建出发，在猕猴和人上探索复杂场景中脑机融合方式，从而实现新一代通用高效侵入式脑机接口技术。同时，基于对脑疾病相关功能脑网络的解析，研究团队将基于神经活动特征，通过微电流刺激对神经系统进行精准调控，探索对脑疾病更安全、有效的干预方式。