文｜陈根

在中枢神经系统（CNS）中，多巴胺（DA）和 5－羟色胺（5－HT）在内的单胺类神经递质参与着情绪、睡眠和记忆等活动。其中多巴胺在大脑中产生，在大脑奖赏机制中扮演着关键角色，与帕金森症以及上瘾有直接关系。

在中枢神经系统之外（外周神经系统），胃肠道（GI）系统中的 5－HT 占了人体 5－HT的95％，紧密调节着肠道功能和微生物组。肠道来源的 5－HT 是肠道与大脑通讯系统（肠－脑轴）不可或缺的组成部分。

生命是柔软的，但在目前的生命科学领域，大部分的研究工具是坚硬的。到目前为止，研究活体动物和人体器官内生化信号的工具仍然十分有限。现有的刚性探针一般坚硬易碎，不仅容易导致设备故障，还可能引发炎症反应。

为了解决这一问题，近日，斯坦福大学的研究人员开发了一种柔性可延展、基于石墨烯的电化学传感器，并命名为“神经弦”。该传感器可以针对大脑和肠道实现实时监测，为脑科学和神经系统的进一步研究提供了途径。

石墨烯是近年来炙手可热的一种碳材料，其不仅本身具有一定的催化特性，可以氧化还原神经递，而且表面积相对比较大，对于小分子有吸附作用，灵敏度较高。单独基于石墨烯制成的传感器，本身可拉伸性能并不是很好，但把它像网状缠绕在一起，嵌入在橡胶中，就具备了良好的拉伸性能。

实验中，研究人员利用该设备在小鼠大脑中进行了长期、实时、多通道和多路单胺传感，发现该“神经弦”具有优越的长期神经化学检测稳定性，能够监测小鼠神经递质信号长达 16 周。

此外，在一个概念验证实验中，团队利用神经弦传感器检测喂食小鼠巧克力之后，检测到摄入巧克力数秒之后儿茶酚胺在脑中释放，观察到结肠内5－羟色胺在30—60分钟内增加，与食物通过胃肠道的典型运送时间一致。这一结果表明了使用神经弦了解神经递质机制及其在脑－肠轴中作用的潜力。

未来，结合其卓越的生物相容性和灵敏度以及柔软可拉伸性，该传感器或可成为生物信号传递和电生理信号探测的有力工具。