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可与脑组织相容的柔性大脑记录装置问世

2010-04-20 00:00 张巍巍 美国物理学家组织网 阅读 0
核心摘要: 美国国立卫生研究院科学家研发出一种可与脑组织相容的薄膜状柔性大脑记录装置,由丝织物和聚酰亚胺材料制成,可分解融入脑组织。该装置通过头盖骨小孔植入,附着于大脑沟回,提升记录稳定度和准确度,有望用于癫痫监控和脊髓损伤治疗。研究发表在《自然·材料》杂志上。

据美国物理学家组织网4月19日报道,美国国立卫生研究院(NIH)科学家成功研发出一种可与大脑沟回等脑组织相容的薄膜状柔性大脑记录装置。该装置由丝织物和聚酰亚胺材料混合制成,轻薄且柔度极高,可在特定时间点分解并融入脑组织,比普通电子植入设备更能“忠实”地记录大脑活动。相关研究发表在《自然·材料》杂志上。

传统的大脑记录设备如针状电极和“微电极阵列”通常由多个半弹性电极丝构成,固定于硅制网格上,难以与大脑形状相符合。而新型装置采用柔性材料,可通过头盖骨上的小孔进入,附着于大脑表面丰富的沟回之上,显著提升脑活动记录的稳定度和准确度。柔性设计像“收缩膜”般保护脑组织安全,同时延展性为记录大规模脑细胞活动提供了可能。在实验中,科学家已成功将30个厚度为500微米的神经电极列按5×6的规格附着于大脑模型之上。

对于癫痫患者,该装置的电极阵列可探测到首次痉挛的发生,并迅即传递脉冲迫使痉挛终止。对于脊髓损伤患者,装置有望读懂大脑指挥行动的复杂信号,并将信号传送至正常肌肉或义肢。美国国立卫生研究院下属国立神经疾病和中风研究所(NINDS)副主任沃尔特·科若舍兹表示:“这一装置能最大程度上使电极和脑组织联系起来,并将记录设备对大脑的损害降至最低。”

研究人员已在大脑模型和麻醉后的活体动物身上进行了测试,通过记录大脑视觉中心发出的、回应视觉刺激的信号发现,丝质和聚酰亚胺混合材料薄膜能比一般植入设备捕捉到更强烈的信号。研究团队下一步将测试新型装置对动物大脑活动的记录情况,并致力于设计出与电极阵列结合更紧密的植入装置,以达到更高的记录准确度。

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