综述：探访内脏：用于内感受研究的技术

这篇综述系统梳理了用于研究内感受（interoception）的尖端技术，重点介绍了可植入生物电子器官接口在活体小动物中的应用。文章深入探讨了如何通过材料和电子学创新实现对内脏器官生理学的精准记录与调控（如光遗传学optogenetics、化学遗传学chemogenetics），并指出该领域在空间特异性、信号去噪（SNR）和慢性植入稳定性等方面的技术挑战，为理解脑-体轴（brain-body axis）双向通讯机制提供了方法论指导。

　　

探访内脏：解码脑-体对话的科技密码

引言
内感受（interoception）——生物体感知和调控体内信号的能力，自古希腊与中国医学时期便受关注。近年研究揭示，这种能力不仅维持稳态，还影响高级认知功能。要解密其机制，需开发能精确监测和操控内脏器官与神经系统双向通讯的工具，而可植入生物电子接口技术正成为关键突破口。

技术挑战：从光学到解剖学的多重壁垒
与大脑研究相比，内脏器官的接口技术面临独特挑战：光学方法受限于生物组织对300-500 nm光的强散射（穿透深度≤2.5 mm）；电生理记录需克服空间异质性（如胃电图EGG与心电图ECG的分离）；而器官的动态变形和免疫反应则要求设备兼具柔性与生物惰性。例如，迷走神经电神经图（ENG）信号仅20 μV，需超软导电材料（如PEDOT:PSS或碳纳米管CNT）与生物粘合剂确保信噪比（SNR）。

化学遗传学与光遗传学：精准操控的双刃剑
化学遗传学（如DREADDs）通过系统性给药（如CNO）实现长效操控，但缺乏时空精度且可能干扰内源GPCRs。光遗传学则通过新型红移视蛋白（如ChRmine、Jaws）突破组织穿透限制（>600 nm光可达5 mm深度），但需解决器官特异性问题。例如，穿戴式LED背心激活心肌细胞可研究心率与焦虑关系，而集成μLED的柔性纤维能定点刺激肠道内分泌细胞（如PYY⁺ EECs），揭示其与摄食行为的因果关联。

电生理记录：从宏观到微观的信号捕捉
传统神经束记录（如迷走神经）正向单单元高分辨率发展，如穿透神经外膜的微通道探针。内脏器官电活动监测也取得进展：可膨胀式 ingestible 器件能记录肠道复合电位，而超薄Parylene C探针可植入结肠壁。慢性实验中，软质应变传感器甚至能绘制膀胱容积变化或心肌梗死后的心脏收缩模式。

光学成像与生化传感：窥探分子级对话
双光子显微镜结合组织透明化技术（如紫外染料处理）实现了活体小鼠肠道神经元成像。基因编码荧光传感器（如gGRAB_5HT3.0）可追踪肠嗜铬细胞5-HT释放动态，而激光诱导石墨烯电极能实时监测结肠腔5-HT浓度。此外，多参数集成器件（如温度-压力同步传感）为炎症研究提供了新思路。

结论与展望
尽管生物电子接口技术已实现脑-体轴研究的重大突破，但器官特异性靶向、长期稳定性和多模态信号整合仍是待解难题。未来需融合单细胞转录组学（如ENS亚型分类）与新型AAV载体（如MaCPNS1/2），同时开发能适应器官动态特性的仿生材料。这些进步将最终揭示内感受如何编码生理状态并影响行为与疾病。

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声明与致谢
作者披露了与NeuroBionics Inc.的权益关系，研究受NIH先锋奖（DP1-AT011991）和K. Lisa Yang脑-体中心支持。图文部分使用BioRender绘制。