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黑客帝國成真大腦網眼植入物阻止大腦老化

2019年05月03日 栏目:故事

大腦植入物是人們在科幻電影中經常看到的內容之一,但是目前科學家能將這一情節轉化為現實。研制的“大腦眼結構”能使《黑客帝國》中的科幻情節成

大腦植入物是人們在科幻電影中經常看到的內容之一,但是目前科學家能將這一情節轉化為現實。研制的“大腦眼結構”能使《黑客帝國》中的科幻情節成為現實,并阻止人類大腦老化。

美国哈佛大学研究人员研制一种可注射性大脑眼结构,直接记录大脑电信号的变化,乃至能探测到单个大脑细胞等级的变化。这类眼探头具有广泛的应用,其中包括:脑-机界面、半机械动物,也能提供记忆和学习如何随着老年痴呆症等增龄性疾病产生的变化。

研究人员在对老鼠的测试实验中,可注射性眼探头能够制造一个短暂的免疫响应,同时,眼结构与大脑组织融合在一起。通过添加刺激性电极,研究人员可获得较高等级的反馈,克服随着年龄增长产生的认知能力消退。

据悉,这项实验的起草方案初发布于2015年,描述一个超柔韧大脑眼探头通过一个注射器送达至特殊的大脑区域。该眼结构通过金属线至衬垫的连接,记录了大脑电信号。研究人员称,虽然该探头可能从来不需要被移除,并且作为一个终身植入物,如果不是程序问题,将它从大脑中移除是非常简单的。

研究报告合著作者、美国哈佛大学化学教授查尔斯·利伯(Charles Lieber)称,这种大脑眼探头可能地植入大脑,其性能类似于神经组织,我们消除了当前所有其它探头和医学植入物的慢性免疫反应,它非常像身体组织中的“荆棘”。

利伯博士表示,这项研究开启了未来研究的新机遇,例如:电子和人体细胞的共注射效应,在这里眼电子植入物可以作为身体组织生长的一个脚手架,它们在再生医学领域具有重要意义。

研究人员使用一种叫做“照相平印术”的技术制造大脑眼结构,它使用光学技术构建该显微结构。眼是由尼龙物质构成,这类高分子材料具有较高的耐热性,具有广泛的应用,例如:高温燃料电池、显示器,甚至用于军事领域。

为了测量人体对眼探头的免疫响应,研究人员对老鼠大脑进行切片处理,对其进行横截面和纵向切片。他们在实验中不需要移除植入探头,利伯博士表示,大多数情况下,通常需要传统大脑探头,该过程可能会导致一些关键性信息丢失。

当对老鼠大脑切片进行抗体染色处理,他们发现免疫反应非常低,大脑细胞结构仅在几周时间内就恢复正常。研究人员认为,这并不是真实的免疫响应,该响应是由于大脑植入针状物产生的损伤,并且这种损害随着时间将变得更加恶化,该状况通常出现在传统大脑探头中。

免疫响应可能支持眼系统成为性植入物,利伯博士说:“依据过去和当前正在进行的研究,眼状探头能够延续一至两年时间稳定记录和大脑组织建立刺激界面连接。然而,这1时期并不代表可预期的寿命,由于目前科学家正在验证其长期使用的稳定性。”

由于受到实验老鼠年寿命的限制,研究人员期望对寿命更长的哺乳动物进行实验证实该眼结构的稳定性,例如:恒河猴。目前这项研究正在进行之中。利伯博士称,研究小组设计的眼探头存在大量电极和多点注射。

此外,我们下一步将在身体组织和器官中植入眼电子装置 ,例如:眼记录单个视膜神经节细胞,记录脊髓以及肌肉组织的健康状况,研究肌肉神经接点的信号传导等。

利伯博士说:“同时我们将开始研究眼探头的稳定性,以及在阿尔兹海默症和帕金森氏症疾病模型中眼电子的慢性免疫反应。我们将对非人类灵长目动物和人类临床患者植入眼电子装置。”

他还表示,神经科学研究的许多领域能受益于该技术的长期稳定性,并有能力记录单个神经细胞的信号。另外,这项研究将受益于差不多所有触及电子记录或者刺激反应的临床医学运用。

利伯博士强调,眼电子植入将对四肢瘫痪患者提供非常独特的脑机接口,对治疗帕金森氏症提供深度大脑刺激,并对神经修复提供帮助。

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