超薄、靈活且可定制的探針由臨床級(jí)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(bào)道，美國加州大學(xué)圣迭戈分校集成電子和生物界面實(shí)驗(yàn)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(dòng)物模型中大量單個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)，分辨率精細(xì)到一至兩個(gè)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(jí)材料制成，并配備了可記錄微局部大腦信號(hào)的傳感器。這些探針比當(dāng)今的臨床傳感器小得多，彼此非常靠近，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(gè)通道，而目前使用的臨床探針只能記錄8到16個(gè)通道。未來，研究人員開發(fā)的創(chuàng)新制造方法可將每個(gè)探針的通道數(shù)量擴(kuò)展到數(shù)千個(gè)，從而可以更高分辨率獲取、分析和理解大腦信號(hào)。
探針是單片的，這意味著它們的各個(gè)組件可相互疊加，形成一個(gè)單一的、有凝聚力的單元，且不需要手動(dòng)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?dú)w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(bào)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(dòng)和為大腦的精確位置提供電刺激。該團(tuán)隊(duì)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(dòng)并向皮層表面提供治療性電刺激。
團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)無線訪問，在醫(yī)院或家庭環(huán)境中自由移動(dòng)，而無需被任何機(jī)器束縛，并能連續(xù)監(jiān)測(cè)患者皮質(zhì)和深部腦結(jié)構(gòu)長達(dá)30天。
【總編輯圈點(diǎn)】
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(duì)于它的運(yùn)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(jì)出更接近人類大腦的AI。
責(zé)任編輯：葉子
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