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新型探针能够以高分辨率记录深脑活动,其精细度可达一至两个神经元

根据《自然·通讯》杂志17日的报道。美国加州大学圣迭戈分校的集成电子和生物界面实验室采用创新方法制造了这种传感器,能够记录人类及多种动物模型中大量单个神经元的活动,分辨率之高达一至两个神经元。

这一新系统倚赖超薄、灵活且可定制的探针,由临床级材料制成,并搭载能够记录微局部大脑信号的传感器。与当前的临床传感器相比,这些探针更小巧且彼此非常接近,使其能够在大脑内特定区域实现前所未有的高分辨率传感,范围可达10厘米深度。

这些探针具备多达128个通道的记录能力,相较目前使用的临床探针的8到16个通道,其性能大幅提升。未来,研究人员计划通过创新的制造方法,将每个探针的通道数量扩展至数千个,以实现更高分辨率的大脑信号获取、分析和理解。

这些探针设计为单片结构,各组件能够相互叠加,形成一个紧密结合的单元,无需手动连接额外电线进行记录。新的记录系统具有高度可定制性和可扩展性,得益于薄膜技术,该技术源自半导体和数字显示屏行业。探针非常紧凑,厚度仅为15微米,最大程度地减少了探针和大脑之间的材料特性差异。

尽管当前报告中仅涉及大脑记录数据,但该系统已经用于追踪大脑活动并为大脑的具体位置提供电刺激。该团队正在专注于将这项技术应用于难治性癫痫患者,旨在实现患者无线访问、在医院或家庭环境中自由移动,不受任何机器的限制,并能够连续监测患者的皮质和深部脑结构长达30天。

近年来,神经科学的进展可以说是飞速的,神经元探针技术成为其代表之一。这种探针通过穿刺方式进入脑组织,以量化方式获取神经元之间的同步和相干信息,为科学家研究人类神秘的神经结构和功能提供了关键工具。这种探针的运作方式旨在最小化伤害、最精确读取,不久的将来,它们有望不仅帮助人们解开脑部疾病之谜并进行治疗,还将有助于设计更接近人类大脑的人工智能。