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工程学 + 生物学 + 人工智能

研究方向

生命系统在发育、衰老与再生过程中不断变化。我们开发柔性、自适应的生物电子技术，使电子界面在组织变化时仍保持连接，从而实现对电活动的长期测量。

我们的研究以生物电子、材料科学、力学与人工智能为基础，结合电生理与分子测量，将新工具的开发与生物学问题相连接。

我们的目标

构建工具，理解变化，指导干预。

01 · 测绘

自适应界面

生物电子
材料与力学

02 · 理解

神经动态轨迹

人工智能
分子身份与电生理

03 · 调控

基于生物学认知的调控

生物学背景
功能响应

工程创新与生物学发现相互启发。

水彩概念图：发育中的胚胎、脑内神经活动及神经元的放大视图。

测绘变化中的活体组织

当活体组织不断变化时，电子界面如何保持与组织的连接？

活体组织的力学性质与细胞组织方式不断变化。电子界面需要适应这些变化，才能持续、稳定地观察生物活动。这一挑战连接了材料、力学与电气工程。

我们关于 电子嵌合胚胎 与 弹簧电子器件 的研究展示了柔性自适应界面如何支持脑发育过程中的电活动记录。

未来，我们希望开发能够适应活体组织的新一代生物电子界面，拓展跨时间、跨尺度测量生物活动的能力。

青绿与金色概念图：相互通信的神经元、DNA、分子结构及沿共同斜线排列的电生理尖峰。

理解细胞动态

细胞电活动、细胞身份与组织结构如何共同影响功能随时间的变化？

活体组织通过细胞之间的相互作用发挥功能，并在发育过程中不断变化。在神经系统中，这些相互作用表现为不断演变的神经回路中神经元之间的电信号与分子通信。长期追踪神经活动，有助于将单个细胞的变化与神经网络的组织和功能联系起来。

我们的研究（AutoSort； FuseMap）将电生理与分子测量相结合，借助人工智能解析跨时间、跨尺度的生物活动。

未来，我们希望揭示神经活动与细胞身份如何关联神经回路功能的形成，以及这种功能随时间的变化。

蓝色与金色概念图：柔性生物电子界面局部作用于目标神经元，周围神经网络中的部分连接显示活动。

指导精准调控

如何在变化中的生物系统中实现精准干预？

干预的效果取决于其作用的细胞和组织所处的状态。细胞活动、细胞身份与组织结构共同影响这一响应。因此，精准调控既需要理解生物学背景，也需要了解刺激的施加方式。

基于新一代生物电子技术与对活体组织变化的深入理解，我们希望开发精准调控方法。通过结合测量与干预，我们将追踪细胞响应随时间的变化，并将其与组织功能联系起来，从而指导在何时、何处、以何种方式与生命系统交互。

共同探索科学问题

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