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新型材料融入大脑

轻松捕捉脑部信号

  新华社供本报特稿 

  

  美国研究人员研制出一种新型脑部植入电极,主要由丝质基材、超薄塑料层和纤细金属电极组成,可严密贴合脑曲面,精确监测脑细胞活动,为癫痫、脊髓损伤和其他神经系统疾病辅助治疗提供帮助。

  去糟取精

  美国伊利诺伊大学厄巴纳-尚佩恩分校、宾夕法尼亚大学、塔夫茨大学等多家机构参与这项研究。

  研究人员在超薄塑料层上铺以丝质基材,随后安置数十根金属电极。丝质基材具有水溶性和生物兼容性,植入脑部后可溶解,电极随即贴合脑部轮廓,自然固定。

  美国趣味科学网站报道,监测脑细胞活动主要采用两种植入电极。一种是针状电极,可深入脑组织内部,一种是微电极束,固定于无弹性硅网。两种植入电极各有利弊。针状电极所捕获信号分辨率高,但会对脑组织造成损伤;微电极束不损害脑组织,但所检测信号分辨率低。

  伊利诺伊大学厄巴纳-尚佩恩分校约翰·罗杰斯教授介绍说,新型植入电极材质柔软,灵活性强,能大幅降低对脑组织损害;能紧密贴合脑轮廓“成型”,稳定性强,确保电极与脑组织充分接触,有利精确监测脑细胞大范围活动。它融合先前两种植入电极优势,同时避免它们的缺陷,可谓“去糟取精”。

  研究结果18日发表于《自然-材料》月刊。

  效果喜人

  研究人员为测试新型植入电极“捕获”脑细胞活动能力展开了实验。

  研究人员先对猫施以麻醉,将新型电极植入猫脑,随后向猫展示图片,同时记录猫脑视觉中枢对视觉刺激的反应。

  结果显示,相较传统植入电极,新型植入电极所“捕获”脑信号最强;实验后至少一个月猫脑未出现发炎症状。

  研究人员现阶段所用电极直径500微米,相当于5根发丝厚度。他们希望研制出密度更高的脑部植入电极,以提高信号分辨率。

  罗杰斯说:“未来还有可能压缩丝质基材,添加一系列高性能电子元件,用导管送至脑部。”

  应用广泛

  专家说,新型脑部植入电极为癫痫、脊髓损伤和其他神经系统疾病治疗仪器搭建应用平台。

  对癫痫患者而言,这种植入电极灵敏度高,可探测癫痫发作信号,从而发送脉冲阻断神经元异常放电;对脊髓损伤患者而言,植入电极能在患者脑部和他们所使用牵引、矫形器具间传输信号,充当两者“接口”,利于操控器具。


浙江日报 文体 00009 轻松捕捉脑部信号 2010-04-20 nw.D1000FFN_20100420_12-00009 2 2010年04月20日 星期二