探訪內臟：解碼腦-體對話的科技密碼

引言
內感受（interoception）——生物體感知和調控體內信號的能力，自古希臘與中國醫學時期便受關注。近年研究揭示，這種能力不僅維持穩態，還影響高級認知功能。要解密其機制，需開發能精確監測和操控內臟器官與神經系統雙向通訊的工具，而可植入生物電子接口技術正成為關鍵突破口。

技術挑戰：從光學到解剖學的多重壁壘
與大腦研究相比，內臟器官的接口技術面臨獨特挑戰：光學方法受限于生物組織對300-500 nm光的強散射（穿透深度≤2.5 mm）；電生理記錄需克服空間異質性（如胃電圖EGG與心電圖ECG的分離）；而器官的動態變形和免疫反應則要求設備兼具柔性與生物惰性。例如，迷走神經電神經圖（ENG）信號僅20 μV，需超軟導電材料（如PEDOT:PSS或碳納米管CNT）與生物粘合劑確保信噪比（SNR）。

化學遺傳學與光遺傳學：精準操控的雙刃劍
化學遺傳學（如DREADDs）通過系統性給藥（如CNO）實現長效操控，但缺乏時空精度且可能干擾內源GPCRs。光遺傳學則通過新型紅移視蛋白（如ChRmine、Jaws）突破組織穿透限制（>600 nm光可達5 mm深度），但需解決器官特異性問題。例如，穿戴式LED背心激活心肌細胞可研究心率與焦慮關系，而集成μLED的柔性纖維能定點刺激腸道內分泌細胞（如PYY⁺ EECs），揭示其與攝食行為的因果關聯。

電生理記錄：從宏觀到微觀的信號捕捉
傳統神經束記錄（如迷走神經）正向單單元高分辨率發展，如穿透神經外膜的微通道探針。內臟器官電活動監測也取得進展：可膨脹式 ingestible 器件能記錄腸道復合電位，而超薄Parylene C探針可植入結腸壁。慢性實驗中，軟質應變傳感器甚至能繪制膀胱容積變化或心肌梗死后的心臟收縮模式。

光學成像與生化傳感：窺探分子級對話
雙光子顯微鏡結合組織透明化技術（如紫外染料處理）實現了活體小鼠腸道神經元成像�；�因編碼熒光傳感器（如gGRAB_5HT3.0）可追蹤腸嗜鉻細胞5-HT釋放動態，而激光誘導石墨烯電極能實時監測結腸腔5-HT濃度。此外，多參數集成器件（如溫度-壓力同步傳感）為炎癥研究提供了新思路。

結論與展望
盡管生物電子接口技術已實現腦-體軸研究的重大突破，但器官特異性靶向、長期穩定性和多模態信號整合仍是待解難題。未來需融合單細胞轉錄組學（如ENS亞型分類）與新型AAV載體（如MaCPNS1/2），同時開發能適應器官動態特性的仿生材料。這些進步將最終揭示內感受如何編碼生理狀態并影響行為與疾病。

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聲明與致謝
作者披露了與NeuroBionics Inc.的權益關系，研究受NIH先鋒獎（DP1-AT011991）和K. Lisa Yang腦-體中心支持。圖文部分使用BioRender繪制。