大脑深部区域调控着视觉、运动、记忆、情绪等重要神经功能。要理解这些复杂功能的工作机制，关键在于长期、稳定、精准地读取深脑中单个神经元的电信号。然而，大脑组织柔软且处于持续运动状态，呼吸、心跳和日常活动都会引起深部神经元位置变化。传统神经电极往往由金属、碳材料等高模量材料构成，与柔软脑组织在力学性能上存在巨大差异，植入后容易出现界面脱离、信号漂移、电极损伤和炎症反应等问题，难以实现深脑单神经元的长期稳定记录。

复旦大学孙雪梅团队长期致力于发展纤维电子在生物医学领域的应用，尤其是解决脑科学方面的重要问题，包括对脑内电信号和生化物质的可靠检测。针对上述挑战，复旦大学孙雪梅联合彭慧胜/俞洪波/于玉国/邓珏等提出并研制了一种径向模量梯度纤维电极(Radial Modulus-Gradient Fiber, RMGF)。该纤维电极由弹簧状多通道导电电极和径向梯度水凝胶外层组成，能够在高模量导电组分和低模量脑组织之间形成连续力学过渡界面，从而有效消除神经器件与深脑组织之间的力学性能鸿沟。该纤维在循环拉伸70万次后电阻波动小于0.2%，并在自由活动猫的丘脑外侧膝状体中实现了长达5个月的单神经元连续追踪记录。进一步地，得益于高稳定记录能力，团队仅利用3个神经元信号，即实现了视觉刺激的高精度重构，相关系数达到0.95，接近无迹卡尔曼滤波算法理论极限0.97。

未来，RMGF有望进一步应用于更多深部脑区和其他动态软组织环境，用于长期神经信号记录、神经调控、脑机接口以及神经疾病机制研究。该工作还为构建高稳定性、低噪声、低功耗的人工智能和类脑计算系统提供了新的实验依据和设计思路。

上述成果以A Radial Modulus-Gradient Fiber For Chronic Recording And Decoding In Deep Brain为题发表于Advanced Materials。复旦大学聚合物分子工程全国重点实验室、高分子科学系、纤维电子材料与器件研究院、先进材料实验室彭慧胜院士、孙雪梅教授；复旦大学生命科学学院，脑功能与疾病国家重点实验室俞洪波教授；复旦大学智能复杂系统研究机构、国家医学神经生物学重点实验室、MOE 脑科学前沿研究中心、脑科学研究所、脑启发式智能科学技术研究所、人工智能实验室于玉国教授；以及复旦大学生物医学工程学院邓珏青年研究员为论文通讯作者；王立媛、唐成强、韩郑祺、钟海鑫、张铠麟为论文共同第一作者。

图1.径向模量梯度纤维电极用于深脑长期单神经元记录与视觉信息解码示意图

图2. RMGF径向模量梯度水凝胶的制备与结构表征：通过电热诱导温度梯度调控水凝胶结晶过程，实现从内部高模量到外部低模量的径向连续过渡。

图3. RMGF植入猫丘脑外侧膝状体并实现长期单神经元记录和视觉刺激重构：仅利用3个神经元即可实现相关系数0.95的视觉刺激重构。