DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-70093-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41794830
تاريخ النشر: 2026-03-07
المؤلف: Leyi Yang وآخرون
الموضوع الرئيسي: تنظيم الغدد الصماء العصبية والسلوك
طرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المواد المستخدمة في بحثهم، مع التأكيد على النقاء التحليلي لجميع المواد الكيميائية المشتراة. تشمل المواد الأساسية حمض DL-α-Thioctic (LA)، ميثاكريلات السلفوبتاين (SBMA)، كلوريد الحديد سداسي الماء (FeCl₃•6H₂O)، كلوريد الصوديوم (NaCl)، والجلسرين، المأخوذة من Aladdin. بالإضافة إلى ذلك، تم الحصول على الجلوتاثيون (GSH) وهيدروكسيد الصوديوم (NaOH) من Innochem.
لإعداد التجربة، تم استخدام إلكترود كهربائي عصبي تجاري (نموذج X-1 من Hangzhou Xunda)، إلى جانب معجون EEG مناسب للاستخدام البشري، والقردة، والفئران (Ten20 من Weaver and Company) وهلام موصل (GT10 من GREENTEK). يعتبر اختيار هذه المواد أمرًا حاسمًا لضمان موثوقية ودقة النتائج التجريبية.
نقاش
في هذه الدراسة، يقدم المؤلفون واجهة إلكترود لفروة الرأس قابلة للتكيف مع الشعر وقابلة لضبط الالتصاق، تُسمى HAAT، مصممة لتسهيل التسجيلات الكهربائية الفسيولوجية غير الغازية من فروة رأس الحيوانات الشعرية والبشر. تم بناء واجهة HAAT من كوبوليمر من ثيوكتات الصوديوم وميثاكريلات السلفوبتاين، الذي يدمج الروابط التساهمية الديناميكية وقنوات التوصيل الأيوني. يسمح هذا التصميم المبتكر بالتغلغل الفعال عبر طبقات الشعر الكثيفة، والالتصاق القوي بفروة الرأس، والفصل غير المؤلم باستخدام محلول فصل محدد. سجلت واجهة HAAT بنجاح إشارات كهربائية عصبية عالية الجودة من البشر، والقردة، والفئران، مما يوضح إمكانياتها في تقدم أبحاث علوم الأعصاب المعرفية.
تتميز الخصائص الميكانيكية لـ HAAT بانتقال الطور من هلام سائل يعزز قابليتها للتكيف مع ظروف فروة الرأس المختلفة. توفر الروابط التساهمية الديناميكية داخل هيكل البوليمر التصاقًا قويًا أثناء اكتساب الإشارة بينما تتيح الإزالة عند الطلب. تسلط الدراسة الضوء على أهمية ضبط تركيبة البوليمر لتحسين الالتصاق والأداء الميكانيكي، محققةً صلابة واجهة تبلغ 523 N/m. تفوقت إلكترود HAAT على المعاجين التجارية لـ EEG في الحصول على إشارات تخطيط الدماغ (EEG) من فروة الرأس، مما يظهر فعاليتها في مراقبة نشاط الدماغ أثناء المهام المعرفية، مثل الانتباه البصري في القرود. بشكل عام، تمثل واجهة HAAT تقدمًا كبيرًا في تقنيات التسجيل العصبي غير الغازية، لا سيما بالنسبة للمواضيع ذات فروة الرأس الشعرية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-70093-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41794830
Publication Date: 2026-03-07
Author(s): Leyi Yang et al.
Primary Topic: Neuroendocrine regulation and behavior
Methods
In this section, the authors detail the materials utilized in their research, emphasizing the analytical purity of all purchased chemicals. The primary materials include DL-α-Thioctic acid (LA), Sulfobetaine methacrylate (SBMA), Iron chloride hexahydrate (FeCl₃•6H₂O), Sodium chloride (NaCl), and Glycerol, sourced from Aladdin. Additionally, Glutathione (GSH) and Sodium hydroxide (NaOH) were procured from Innochem.
For the experimental setup, a commercial electroneurographic electrode (model X-1 from Hangzhou Xunda) was employed, alongside EEG paste suitable for human, monkey, and mouse applications (Ten20 from Weaver and Company) and conductive gel (GT10 from GREENTEK). This selection of materials is critical for ensuring the reliability and accuracy of the experimental results.
Discussion
In this study, the authors present a novel hair-adaptable and adhesion-tunable scalp-electrode interface, termed HAAT, designed to facilitate non-invasive electrophysiological recordings from hairy animal and human scalps. The HAAT interface is constructed from a copolymer of sodium thioctate and sulfobetaine methacrylate, which integrates dynamic covalent bonds and ionic conduction channels. This innovative design allows for effective penetration through dense hair layers, strong adhesion to the scalp, and painless detachment using a specific detachment solution. The HAAT interface successfully recorded high-quality electroneurographic signals from human, monkey, and mouse subjects, demonstrating its potential for advancing cognitive neuroscience research.
The mechanical properties of HAAT are characterized by a fluid-gel phase transition that enhances its adaptability to various scalp conditions. The dynamic covalent bonds within the polymer backbone provide robust adhesion during signal acquisition while enabling on-demand removal. The study highlights the importance of tuning the polymer’s composition to optimize adhesion and mechanical performance, achieving an interfacial toughness of 523 N/m. The HAAT electrode outperformed commercial EEG pastes in acquiring scalp electroencephalogram (EEG) signals, showcasing its efficacy in monitoring brain activity during cognitive tasks, such as visual attention in monkeys. Overall, the HAAT interface represents a significant advancement in non-invasive neural recording technologies, particularly for subjects with hairy scalps.