微型神经植入物可监测脑活动

美国康奈尔大学与新加坡南洋理工大学科学家联合，在3日出版的《自然·电子学》杂志上发表研究论文称，他们研制出一种比盐粒还小的神经植入物，能够在活体动物体内持续无线传输大脑活动数据，时间长达一年以上。

微型神经植入物置于一粒盐上。图片来源：美国康奈尔大学

这款名为“微尺度光电无绳电极”（MOTE）的设备，长度约300微米，宽约70微米。它采用砷化铝镓半导体二极管，通过穿透脑组织的无害红色与红外激光束获取能量。设备中的低噪声放大器和光学编码器，均采用日常微芯片中的成熟半导体技术制造，能够将大脑电信号编码为红外光脉冲，以无线方式传回。

研究团队表示，据目前所知，这是全球最小的神经植入设备，不仅能检测大脑电活动，还能实现无线数据传输。该设备采用脉冲位置调制编码技术（与卫星光通信技术相同），能以极低功耗实现高效光学数据传输。

团队先在细胞培养环境中测试了MOTE的性能，随后将其植入小鼠的桶状皮层——处理胡须感觉信息的关键脑区。在长达一年的实验中，植入物成功记录了神经元的电活动峰值以及更广泛的突触活动模式，而小鼠在此期间始终保持健康活跃。

团队的目标是使设备足够微小，以最大程度减少对脑组织的干扰，同时能以比成像系统更快的速度捕捉大脑活动，且无需对神经元进行基因改造。MOTE的另一大优势在于，它能在核磁共振成像扫描期间同步采集大脑电信号，这对现有大多数植入设备而言难以实现。此外，该技术未来还可拓展应用于脊髓等其他组织，甚至可与嵌入人造颅骨板的光电器件等创新技术结合使用。