无线芯片照亮大脑

“我们的目标是创造一种研究工具，可以用来帮助我们更好地理解大脑不同区域的行为，尤其是对各种形式的神经刺激的反应，”一篇关于这项工作的论文的通讯作者、北卡罗来纳州立大学电子与计算机工程助理教授贾瑶瑶说。“这个工具将帮助我们回答一些基本问题，然后为解决这些问题铺平道路神经系统疾病如阿尔茨海默氏症或帕金森症病”。

这项新技术有两个特点，使其有别于以往的技术水平。首先，它是完全无线的。研究人员可以通过应用电磁场为5×3 mm2芯片供电，该芯片有一个集成的电力接收线圈。例如，在研究人员对实验室老鼠进行的测试中，电磁场围绕着每只老鼠的笼子——所以不管老鼠在做什么，该设备都是完全供电的。该芯片还能够无线发送和接收信息。

第二个特点是该芯片是三模态的，这意味着它可以执行三项任务。目前最先进的这类神经接口芯片可以做两件事:它们可以通过检测大脑目标区域的电流变化来读取这些区域的神经信号;它们可以通过将小电流引入脑组织来刺激大脑。

新的芯片可以做这两件事，但它也可以把光照射到脑组织上——这一功能被称为光刺激。但要让光刺激发挥作用，你必须首先改变目标神经元的基因，使它们对特定波长的光作出反应。“当你使用电刺激时，你几乎无法控制电流的去向，”贾说。“但有了光刺激，你可以更精确，因为你只修改了那些你想要瞄准的神经元，让它们对光敏感。这是一个很活跃的研究领域神经科学，但该领域缺乏前进所需要的电子工具。这就是这项工作的意义所在。”

换句话说，通过帮助研究人员(字面上)照射神经组织，新芯片将帮助他们(象征性地)照射大脑如何工作。

这项研究发表在杂志上《IEEE生物医学电路与系统汇刊．