微型神经植入物监测大脑活动

科技日报记者 刘霞 美国康奈尔大学和新加坡南洋理工大学的科学家在3日出版的《自然电子》杂志上联合发表研究论文称，他们研发出一种比一粒盐还小的神经植入物，可以将大脑活动数据持续无线传输给活体动物一年多。该装置被称为微型光电无绳电极（MOTE），长约 300 微米，宽约 70 微米。它使用铝砷化镓半导体二极管来捕获穿透脑组织的无害红色和红外激光束的能量。该设备中的低噪声放大器和光学编码器采用日常微芯片中常见的成熟半导体技术制造。它们可以将大脑电信号编码为红外光脉冲，并以无线方式将其传回。 研究团队表示，随着据了解，这是世界上最小的神经植入设备，不仅可以检测脑电活动，还可以实现无线数据传输。该设备采用脉冲调制编码技术（与卫星光通信技术相同），以极低的功耗实现高效的光数据传输。研究小组首先在细胞培养环境中测试了微尘的性能，然后将其植入小鼠的皮层桶中——这是处理胡须感官信息的关键大脑区域。在长达一年的实验中，植入物成功记录了去电神经元活动的峰值以及更广泛的突触活动模式，而小鼠自始至终都保持健康和活跃。该团队的目标是使该设备足够小，以最大限度地减少对脑组织的破坏，同时比成像系统更快地捕获大脑活动，并且不需要对神经元进行基因修改。另一大优点最重要的是，它可以在 MRI 扫描期间同时收集大脑电信号，这是大多数现有植入设备难以实现的。此外，这项技术未来还可以扩展到脊髓等其他组织，也可以与嵌入人造颅骨板的光电装置等创新技术相结合。