软脑植入控制脑细胞

韩国科学技术院(KAIST)的一组研究人员和合作者已经设计出了一个微型机器人大脑植入物它可以在体外无线充电，在不更换电池的情况下长时间控制大脑回路。该设备由超软和生物相容性聚合物构成，以帮助提供长期兼容性组织。借助安装在超薄探针(人类头发的厚度)上的微米大小的led(相当于一粒盐的大小)，它可以利用光线对大脑深处的目标神经元进行无线操纵。

这项研究由jeae - woong教授领导，是无线头戴式技术的一个进步植入物他在2019年开发的神经装置。以前的版本可以无限地通过无线传输多种药物和光刺激治疗智能手机。

对于新的升级版本，研究团队提出了一个完全可植入的软光电系统，可以通过智能手机远程和有选择地控制。

新的无线充电技术解决了目前大脑植入物的局限性。无线植入装置技术最近成为传统栓系植入的替代品，因为它们有助于在大脑研究期间减少自由移动动物的压力和炎症，从而延长设备的寿命。然而，这些设备要么需要断断续续的手术来更换放电电池，要么需要特殊而笨重的无线电源装置，这限制了实验选择以及动物实验的可扩展性。

郑教授表示:“这种强大的装置消除了更换电池的额外痛苦手术，实现了无缝的慢性神经调节。”“我们认为，同样的基础技术可以应用于各种类型的植入物，包括大脑深部刺激器、心脏和胃起搏器，以减轻患者在体内长期使用的负担。”

为了实现无线电池充电和控制，研究人员开发了一种微型电路，将无线能量采集器与线圈天线和蓝牙低能芯片集成在一起。交变磁场可以无害地穿透组织，并在设备内部产生电力来给电池充电。那么电池的蓝牙植入物通过一个“易于使用”的智能手机应用程序将可编程的光模式传送到脑细胞，用于实时控制大脑。

该研究的主要作者、韩国科学技术院(KAIST)研究员金正妍(Choong Yeon Kim，音)表示:“该设备可以随时随地操作，操纵神经回路，这使它成为研究大脑功能的高度万能工具。”

神经科学家成功地在老鼠身上测试了这些植入物，并在老鼠被注射可卡因后证明了它们抑制可卡因引起的行为的能力。这是通过使用智能手机控制的led灯精确地刺激他们大脑中的相关目标神经元来实现的。此外，植入物中的电池可以在大鼠自由活动时重复充电，从而最大限度地减少对实验的物理中断。

“无线电池充电让实验过程变得简单多了，”该研究的共同主要作者、延世大学医学院的研究员Min Jeong Ku说。

“事实上,我们可以控制一个特定行为的动物,通过提供光刺激到大脑只是用一个简单的操作的智能手机应用程序,看附近自由移动的动物,非常有趣,刺激更多的想象力,”桢勋Kim表示生理学教授延世大学的医学院。“这项技术将促进大脑研究的各种途径。”

研究人员认为，这种大脑植入技术可能会为大脑研究和治疗干预带来新的机会，以治疗大脑和其他器官的疾病。

这项研究发表在自然通讯。