美研制微型碳纖維電極 可傾聽大腦神經細胞
2012-11-15 22:05:09 本站原創據英國每日郵報報道，它可能看上去像其它螺線一樣，但卻是一種奇特的纖細柔韌電極，有助于徹底地提高我們大腦的認知能力，建立人類和計算機之間較好的交互界面。
《黑客帝國》中在男主人公頭部插入電極便可連接一個計算機網絡，現今美國科學家最新研制新型碳纖維電極可以實現
研究小組最新設計的碳纖維電極僅有7微米直徑
藝術家描繪的大腦神經細胞組織，科學家最新研制的微型電極能夠對大腦神經細胞進行監控和交互
這種高傳導性碳纖維螺線覆蓋著塑料，它非常纖小，能夠放置在大腦神經細胞進行“傾聽”。 其末端傳導性凝膠墊與軟細胞膜連接在一起，這種近距離連接意味著能夠清晰地獲得大腦細胞的信號。
美國密歇根大學最新研制的這種微觀螺線，比類似設計纖細10倍，最終可實際用于長期勘測神經活動性。這項技術將用于發送信號至仿真假肢，克服較大電極植入身體后出現的炎癥現象。
駐留免疫細胞能夠探測到介入和攻擊，感染大腦組織并阻止電極和大腦細胞之間的通訊。目前，這種最新研制的電極是由生物醫學工程教授達里爾-基普克和化學工程學教授約爾格-拉漢等研究人員共同研制的，這是一種高傳導性碳纖維螺線，覆蓋著塑料來屏蔽其它神經細胞的信號。
研究小組成員尼古拉斯-卡多夫說：“這是一項重大科學進步，電極直徑大約7微米，之前類似設計的直徑大約25-100微米。凝膠墊甚至能讀懂細胞之間的語言。”通過電荷離子或原子移動，電子脈沖能夠在大腦組織中傳播，同時，信號以相同方式在凝膠墊傳輸。
另一方面，這種碳纖維通過移動電極可以響應離子，有效地以電子設備的語言傳輸大腦信號。為了證實這些電極如何“傾聽”真實神經細胞，基普克帶領研究小組將這種電極植入老鼠的大腦組織中。
這種電極的狹窄側面使其正好聚焦于一個神經細胞，研究小組能夠看到清晰的電子信號穿過這種微小纖維結構。為了獲得特珠信號發送到假肢，傾聽單個神經細胞有助于揭曉大腦的神秘謎團。
卡多夫說：“神經細胞之間是如何進行通訊的?它們是大腦信號處理的通道嗎?使用我們最新研制的碳纖維螺線未來或將揭曉其中的秘密。由于該設備非常小，我們可以將新興光學技術結合在一起，從而可視化觀測大腦神經細胞接收電子信號時的狀況。這將在細胞和網絡等級理解大腦是如何運行的。”
基普克強調，研究小組測試的這種電極并未進入臨床測試階段。目前，為了更長時間地“傾聽”大腦神經細胞，或者幫助人們像控制正常肉身肢體一樣控制假肢，這種電極需要植入大腦組織中許多年，且不會帶來嚴重損傷。
僅通過6個星期的測試，研究小組并不能完全確定這種電極的長期有效性，但研究結果頗有發展前景。雖然短期內我們無法看到機械手臂或者類似鋼鐵俠一樣的機械裝束，但基普克非常樂觀，認為未來十年仿生假肢將與大腦組織建立連接。目前，這項研究報告發表在《自然材料學》雜志上。
