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  腾讯科学(悠悠/编译) 据英国每日邮报报道,它可能看上去像其它螺线一样,但却是一种奇特的纤细柔韧电极,有助于彻底地提高我们大脑的认知能力,建立人类和计算机之间较好的交互界面。

美研制微型碳纤维电极 可倾听大脑神经细胞

  《黑客帝国》中在男主人公头部插入电极便可连接一个计算机网络,现今美国科学家最新研制新型碳纤维电极可以实现

美研制微型碳纤维电极 可倾听大脑神经细胞

研究小组最新设计的碳纤维电极仅有7微米直径

美研制微型碳纤维电极 可倾听大脑神经细胞

  艺术家描绘的大脑神经细胞组织,科学家最新研制的微型电极能够对大脑神经细胞进行监控和交互

  这种高传导性碳纤维螺线覆盖着塑料,它非常纤小,能够放置在大脑神经细胞进行“倾听”。 其末端传导性凝胶垫与软细胞膜连接在一起,这种近距离连接意味着能够清晰地获得大脑细胞的信号。

  美国密歇根大学最新研制的这种微观螺线,比类似设计纤细10倍,最终可实际用于长期勘测神经活动性。这项技术将用于发送信号至仿真假肢,克服较大电极植入身体后出现的炎症现象。

  驻留免疫细胞能够探测到介入和攻击,感染大脑组织并阻止电极和大脑细胞之间的通讯。目前,这种最新研制的电极是由生物医学工程教授达里尔-基普克和化学工程学教授约尔格-拉汉等研究人员共同研制的,这是一种高传导性碳纤维螺线,覆盖着塑料来屏蔽其它神经细胞的信号。

  研究小组成员尼古拉斯-卡多夫说:“这是一项重大科学进步,电极直径大约7微米,之前类似设计的直径大约25-100微米。凝胶垫甚至能读懂细胞之间的语言。”通过电荷离子或原子移动,电子脉冲能够在大脑组织中传播,同时,信号以相同方式在凝胶垫传输。

  另一方面,这种碳纤维通过移动电极可以响应离子,有效地以电子设备的语言传输大脑信号。为了证实这些电极如何“倾听”真实神经细胞,基普克带领研究小组将这种电极植入老鼠的大脑组织中。

  这种电极的狭窄侧面使其正好聚焦于一个神经细胞,研究小组能够看到清晰的电子信号穿过这种微小纤维结构。为了获得特珠信号发送到假肢,倾听单个神经细胞有助于揭晓大脑的神秘谜团。

  卡多夫说:“神经细胞之间是如何进行通讯的?它们是大脑信号处理的通道吗?使用我们最新研制的碳纤维螺线未来或将揭晓其中的秘密。由于该设备非常小,我们可以将新兴光学技术结合在一起,从而可视化观测大脑神经细胞接收电子信号时的状况。这将在细胞和网络等级理解大脑是如何运行的。”

  基普克强调,研究小组测试的这种电极并未进入临床测试阶段。目前,为了更长时间地“倾听”大脑神经细胞,或者帮助人们像控制正常肉身肢体一样控制假肢,这种电极需要植入大脑组织中许多年,且不会带来严重损伤。

  仅通过6个星期的测试,研究小组并不能完全确定这种电极的长期有效性,但研究结果颇有发展前景。虽然短期内我们无法看到机械手臂或者类似钢铁侠一样的机械装束,但基普克非常乐观,认为未来十年仿生假肢将与大脑组织建立连接。目前,这项研究报告发表在《自然材料学》杂志上。