华盛顿大学的研究人员正在开发一种可植入的电子芯片，旨在帮助建立控制运动的大脑区域的新神经连接。他们最新的研究将于2006年11月2日发表在《自然》杂志上，结果显示这种设备能够在猴子身上诱导出持续超过一周的脑部变化。通过这一机制增强弱连接的潜力，可能对脑损伤、卒中或瘫痪患者的康复具有重要意义。

这项研究的作者包括生理学和生物物理学的高级研究员安德鲁·杰克逊博士、最近获得华盛顿大学电气工程博士学位的贾伊迪普·马沃里博士，以及生理学和生物物理学教授埃伯哈德·费茨博士。多年来，费茨及其同事一直研究猴子的大脑如何控制其肢体肌肉。

在清醒状态下，大脑持续控制身体的自愿运动。这主要通过大脑中称为运动皮层的部分的神经细胞（或神经元）来完成。这些神经元向脊髓发送信号，以控制某些肌肉的收缩，例如手臂和腿部的肌肉。

这些神经信号可以直接被记录并用于操作计算机或控制体外机械设备的可能性，推动了快速发展的脑-计算机接口（BCI）领域。《自然》杂志的最新研究表明，大脑的神经信号可以被利用来在自身内部创造变化。

研究人员测试了一种微型自包含设备，内置微型计算机芯片。这些设备被放置在猴子的头顶上，猴子可以自由进行日常行为，包括睡眠。这种被称为神经芯片的脑-计算机接口是马沃里为其博士论文开发的。

费茨解释道：“神经芯片记录运动皮层细胞的活动，它可以将这种活动转换为刺激，发送回大脑、脊髓或肌肉，从而建立一个在正常行为期间持续运作的人工连接。这种递归的脑-计算机接口创建了一个人工运动通路，大脑可能会学习利用它来补偿受损的通路。”

杰克逊发现，当脑-计算机接口持续连接运动皮层中相邻的部位时，会产生持久的变化。具体来说，从记录部位引发的运动变得类似于从刺激部位引发的运动。

研究人员表示，这些变化的一个可能解释是，从记录到刺激部位的通路在皮层内得到了增强。这种增强可能是由于递归脑-计算机接口生成的两个部位活动的持续同步。

研究人员指出，时机对于创建这些连接至关重要。只有在记录活动与刺激之间的延迟足够短时，条件效应才会发生。通过递归脑-计算机接口进行的一天连续条件化可以产生变化，但在电路关闭后，这些变化可以持续许多天。

费茨表示：“这种异常持久的可塑性可能与条件化与正常行为相关的事实有关。”

这项研究得到了美国国立卫生研究院、海军研究办公室和华盛顿大学皇家基金的资助。

联系方式：莱拉·格雷
华盛顿大学