超薄、靈活且可定制的探針由臨床級材料制成。
圖片來源：加州大學(xué)圣迭戈分校
據(jù)17日出版的《自然·通訊》雜志報道，美國加州大學(xué)圣迭戈分校集成電子和生物界面實驗室采用新方法制造出一種傳感器，能記錄人類以及一系列動物模型中大量單個神經(jīng)元的活動，分辨率精細(xì)到一至兩個神經(jīng)元。
新系統(tǒng)依賴于超薄、靈活和可定制的探針，由臨床級材料制成，并配備了可記錄微局部大腦信號的傳感器。這些探針比當(dāng)今的臨床傳感器小得多，彼此非?？拷?，從而可在大腦內(nèi)前所未有深度（可達(dá)10厘米）的特定區(qū)域進(jìn)行高分辨率傳感。
探針可記錄多達(dá)128個通道，而目前使用的臨床探針只能記錄8到16個通道。未來，研究人員開發(fā)的創(chuàng)新制造方法可將每個探針的通道數(shù)量擴(kuò)展到數(shù)千個，從而可以更高分辨率獲取、分析和理解大腦信號。
探針是單片的，這意味著它們的各個組件可相互疊加，形成一個單一的、有凝聚力的單元，且不需要手動連接額外的電線來進(jìn)行記錄。新的記錄系統(tǒng)具有高度的可定制性和可擴(kuò)展性，這要歸功于源自半導(dǎo)體和數(shù)字顯示屏行業(yè)的薄膜技術(shù)。探針非常緊湊，只有15微米厚，最大限度地減少了探針和大腦之間的材料特性差異。
雖然此次只報告了大腦記錄數(shù)據(jù)，但該系統(tǒng)已被開發(fā)用于記錄大腦活動和為大腦的精確位置提供電刺激。該團(tuán)隊使用這種可擴(kuò)展的薄膜制造方法來創(chuàng)建腦機(jī)接口，記錄大腦活動并向皮層表面提供治療性電刺激。
團(tuán)隊目前專注于將該技術(shù)應(yīng)用于難治性癲癇患者。他們的目標(biāo)是使患者能實現(xiàn)無線訪問，在醫(yī)院或家庭環(huán)境中自由移動，而無需被任何機(jī)器束縛，并能連續(xù)監(jiān)測患者皮質(zhì)和深部腦結(jié)構(gòu)長達(dá)30天。
【總編輯圈點】
近年來，神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展可用飛速來形容，神經(jīng)元探針技術(shù)正是其中的代表。這種探針通過穿刺的方式進(jìn)入腦組織，量化獲取神經(jīng)元之間的同步、相干信息，為科學(xué)家研究人類最神秘的神經(jīng)結(jié)構(gòu)和功能提供了重要工具。對于它的運作方式，科學(xué)家力求做到最小傷害、最精確讀取。不久的將來，探針不但能幫助人們查明、治療腦部疾病，也有助于設(shè)計出更接近人類大腦的AI。
責(zé)任編輯：葉子
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