研究人员展示灵活的大脑接口

由一组研究人员领导的一个新项目展示了如何将超薄、灵活的神经接口植入大脑。 该接口由数千个电极组成，可持续使用六年以上。 

结果发表在上个月的杂志上 科学转化医学。 研究团队包括杜克大学生物医学工程助理教授 Jonathan Viventi； 约翰·罗杰斯 (John Rogers)，西北大学材料科学与工程、生物医学工程和神经外科路易斯·辛普森和金伯利·奎里教授； 以及纽约大学神经科学教授 Bijan Pesaran。 

大脑传感器面临的挑战

维文蒂谈到了让传感器在大脑中工作的困难。 

Viventi 表示：“试图让这些传感器在大脑中发挥作用，就像把你的可折叠柔性智能手机扔进海里，然后期望它能工作 70 年。” “只不过我们正在制造比目前市场上的手机更薄、更灵活的设备。 这就是挑战。”

将异物引入大脑时存在许多困难的挑战。 它们必须能够存在于腐蚀性、高盐环境和周围组织中，并且免疫系统会攻击该物体。 

当谈到电气设备时，难度就更大了。 大多数长期植入设备均采用激光焊接钛外壳密封。 

罗杰斯说：“为此类植入物建造防水的大体积外壳是一项工程挑战。” “我们在此报告成功开发出的材料，可提供类似的隔离水平，但具有比一张纸薄一百倍的薄而灵活的膜。”

由于人脑的布局，空间和灵活性极其重要。 人脑由数百亿个神经元组成，但现有的神经接口只能对大约一百个位点进行采样。 这一具体挑战促使研究团队开发新方法。 

“您需要将电子设备移至传感器本身，并开发可以处理多个传入信号的本地智能，”维文蒂说。 “这就是数码相机的工作原理。 你可以拥有数千万个像素，而无需数千万条电线，因为许多像素共享相同的数据通道。”

研究人员研制出厚度为 25 微米、由 360 个电极组成的柔性神经装置。 

“我们之前尝试过很多策略。 沉积聚合物如所要求的那样薄会导致缺陷，导致它们失败，而较厚的聚合物则不具备所需的灵活性，”Viventi 说。 “但我们最终找到了一种比它们更持久的策略，并且现在已经在大脑中发挥作用了。”

二氧化硅层

该论文展示了热生长的厚度不足一微米的二氧化硅层如何帮助驯服大脑内的环境。 降解速度为每天 0.46 纳米，但少量可以溶解到体内，不会产生任何问题。 

研究人员还演示了设备内的电极如何使用电容传感来检测神经活动。 

新的发展只是进一步推进这项技术的开始步骤之一。 该团队目前正致力于将原型的电极数量从 1,000 个增加到 65,000 个以上。 

维文蒂说：“我们的目标之一是创造一种新型视觉假体，它可以直接与大脑相互作用，至少可以恢复视神经受损的人的部分视力。” “但我们也可以使用这些类型的设备来控制其他类型的假肢或广泛的神经科学研究项目。”