一个了解大脑的新窗口

近年来，科学家们通过植入探针来探索特定的神经回路是如何工作的，在探索大脑方面取得了巨大的进步。

尽管这些探针很有效，但由于其刚性，也带来了一些问题。它们产生的炎症会引起慢性记录不稳定，这意味着探针必须每隔几天就重新放置一次，这就留下了一些神经科学的核心问题——比如如何将它们的记录保存下来神经回路在发育、学习和衰老过程中进行重组，这超出了科学家的研究范围。

但现在，情况似乎即将发生变化。

在Mark Hyman Jr.化学教授和化学与化学生物系主任Charles Lieber的带领下，一个包括研究生Tian-Ming Fu，博士后Guosong Hong，研究生Tao Zhou等人的研究团队已经证明，注射器注射网状电子设备可以稳定地记录小鼠的神经活动8个月或更长时间，而不会产生传统植入探针产生的炎症。这项研究发表在8月29日的一篇论文中自然方法．

“有了长期跟踪回路中相同单个神经元的能力……这打开了一整套的事情，”利伯说。“我们在这篇论文中展示的八个月并不是一个限制，但这确实表明了网格电子设备可以被使用……来研究阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病，或者像衰老或学习等长期发生的过程。”

Lieber和他的同事们还证明了这种可注射器注射的网状电子器件可以在三个月或更长时间内为大脑提供电刺激。

利伯说:“最终，我们的目标是创造这些以发现临床应用为目标的药物。”“我们发现，由于(对网状电子元件)缺乏免疫反应，基本上隔绝了神经元，我们可以用更微妙的方式提供刺激，使用更低的电压，不会损伤组织。”

然而，可能性并没有到此为止。

利伯说，电子学和生物学的无缝结合，可能会为一个全新的脑机接口和义肢等领域的巨大改进打开大门。

“今天，脑机接口是基于传统的植入探针，在这个领域已经完成了一些令人印象深刻的工作，”利伯说。“但所有的接口都依赖于相同的技术来解码神经信号。”

他解释说，由于传统的刚性植入探针总是不稳定，研究人员和临床医生依赖于解码他们所谓的“人口平均”——基本上是取大量的样本神经信号并应用复杂的计算工具来确定它们的含义。

相比之下，使用类似组织的网状电子器件，研究人员可能能够随着时间的推移读取来自特定神经元的信号，这可能会使修复术的脑机接口得到改进。

利伯说:“我们认为这将是非常强大的，因为我们可以识别电路，并以一种以前不可能的方式记录和刺激。”“所以我想说的是:我认为事情因此发生。”

利伯甚至认为，这种可注射器注射的网状电子器件有一天可能被用于治疗大脑和脊髓的灾难性损伤。

“我不认为这是科幻小说，”他说。“其他人可能会说，通过例如再生医学，这是可能的，但我们从不同的角度来追求这一点。

“我的感觉是，这是生物系统和电子系统之间的无缝集成，所以它们不是不同的实体，”他继续说。“如果我们能让电子设备看起来像神经网络，它们就会一起工作……如果你想充分利用两者的优势，这就是你想要达到的水平。”