透明植入物可读取大脑深层神经活动
科技日报北京1月11日电 （记者张佳欣）美国加州大学圣迭戈分校的研究人员开发出一种神经植入物。将其放置在大脑表面时，它可以读取大脑内部深处的活动信息。该技术在转基因小鼠身上进行的测试表明，研究人员离建立微创脑机接口又近了一步。这一研究发表在11日的《自然·纳米技术》杂志上。
透明植入物可以从大脑表面读取深层神经活动。
图片来源：加州大学圣迭戈分校雅各布斯工程学院
新开发的神经植入物克服了目前技术的局限性。它由一条薄而透明的柔性聚合物条组成，并贴合于大脑表面。其中嵌入了由微小的圆形石墨烯电极组成的高密度阵列。每个电极的直径为20微米，由一根微米细的石墨烯导线连接到电路板上。
在转基因小鼠的测试中，这种植入物使研究人员能够同时捕捉到两种类型的神经活动，即电活动和钙活动的高分辨率信息。将植入物放置在大脑表面时，植入物记录了外层神经元的电信号。
与此同时，研究人员使用双光子显微镜向植入物发射激光，以成像位于大脑表面下250微米深处的神经元钙荧光信号尖峰。他们发现，表面电信号与更深层的钙荧光信号尖峰之间存在相关性。这种相关性使研究人员能够使用表面电信号来训练神经网络，以预测不同深度的钙活动，包括多个和单个神经元的活动。
此前，对钙荧光信号尖峰进行成像时，受试者的头部必须在显微镜下固定。且这些实验一次只能持续一两个小时。现在能够根据电信号预测钙活动，克服了这种局限性，从而可以进行更长时间的实验。
研究人员表示，这项技术的成功归功于透明度和高电极密度与机器学习方法相结合。高密度嵌入的新一代透明石墨烯电极可以更高空间分辨率采样神经活动，结合机器学习，使从表面信号预测深层神经活动成为可能。
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