克里斯蒂娜（Christina Tringides），MIT的資深專家，研究小組成員，手中拿著這種新的多功能纖維，可以把光學(xué)信號(hào)和藥物直接傳到大腦，并通過電子控制面板持續(xù)監(jiān)控不同輸入在大腦產(chǎn)生的效果。
這種方法制造的高分子聚合物纖維不僅更軟、更富彈性，看上去也更像自然神經(jīng)。
在單一纖維中組合不同的通道，能夠精確映射神經(jīng)活動(dòng)，并最終幫助實(shí)現(xiàn)神經(jīng)失調(diào)的治療，而這無法用單功能神經(jīng)探針實(shí)現(xiàn)。
新浪科技訊 北京時(shí)間1月31日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，實(shí)現(xiàn)人腦和電腦的“聯(lián)通”一直是科幻小說的“圣杯”。不過現(xiàn)在，MIT的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了可以將科幻變成現(xiàn)實(shí)的新纖維，這種新纖維比頭發(fā)絲還細(xì)。他們表示自己制造的系統(tǒng)可以把光學(xué)信號(hào)和藥物直接送入大腦，并通過電子控制面板來持續(xù)監(jiān)控不同輸入在大腦產(chǎn)生的效果。
“通過采用比之前設(shè)備更有機(jī)的方式，我們構(gòu)建了和大腦組織進(jìn)行溝通的新型神經(jīng)接口�！盡IT的研究人員，材料科學(xué)工程助理教授Polina Anikeeva說。
因?yàn)槿四X不僅規(guī)模龐大，而且同時(shí)會(huì)使用多種信號(hào)，所以對(duì)它的研究本來就非常困難。此外，傳統(tǒng)的神經(jīng)探針只能記錄一種信號(hào)，也限制了任意時(shí)刻從大腦導(dǎo)出的信息量。但現(xiàn)在，通過使用比頭發(fā)絲還細(xì)的復(fù)雜纖維，MIT的科學(xué)家可能找到了消除這種限制的新技術(shù)。利用這種纖維，他們制造的系統(tǒng)可以把光學(xué)信號(hào)和藥物直接送入大腦，并通過電子控制面板來持續(xù)監(jiān)控不同輸入的效果。
這種新技術(shù)已經(jīng)在《自然生物科技》上發(fā)表。Anikeeva說：“當(dāng)前神經(jīng)假體存在一個(gè)大問題：用于神經(jīng)記錄和激勵(lì)的設(shè)備都是金屬、半導(dǎo)體或者玻璃材料，把這些設(shè)備植入人體后，人體的正常活動(dòng)都會(huì)損傷設(shè)備附近的組織。因?yàn)檫@些材料既堅(jiān)硬又鋒利，而人只要稍微活動(dòng)一下，人的大腦也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)活動(dòng)，這樣最終就損壞了大腦組織�！钡@種新技術(shù)使用的新纖維是用高分子聚合物制造，而這種聚合物和神經(jīng)組織特性很相似，使得它在不損害周圍精細(xì)脆弱的大腦組織的條件下，能在人體待更長(zhǎng)時(shí)間。
為達(dá)到這種效果，科學(xué)家采用了一種新纖維制造工藝，這種新工藝由MIT的材料科學(xué)教授Yoel Fink領(lǐng)導(dǎo)的小組率先研發(fā)，之前用在了光電學(xué)和其它應(yīng)用中。Anikeeva解釋說：“這種方法最終制造的高分子聚合物纖維不僅更軟、更富彈性，看上去也更像自然神經(jīng)�！�
新纖維制造工藝的關(guān)鍵在于制造大量預(yù)制品，預(yù)制品纖維內(nèi)部需要被分成所需的多個(gè)通道：光波導(dǎo)通道傳播光，空心管通道運(yùn)送藥物，導(dǎo)電電極通道傳播電信號(hào)�？茖W(xué)家會(huì)首先得到預(yù)制品的高分子聚合物模板，尺度數(shù)量級(jí)在英寸（2.54厘米）。隨后，預(yù)制品受到加熱變軟，被拉成更細(xì)的纖維，但會(huì)保持相同的多通道結(jié)構(gòu)。單次拉長(zhǎng)可以使纖維變細(xì)200倍，這樣通過不斷重復(fù)拉長(zhǎng)，纖維就會(huì)越來越細(xì)，直到納米級(jí)別。盡管幾英寸長(zhǎng)的單個(gè)預(yù)制品就能制造幾百英尺（30.48厘米）的纖維，但必須小心的選擇材料，這些材料必須能在相同溫度下變軟。在纖維變細(xì)的過程中，纖維在英寸尺度下具有的特性在納米尺度下仍然得到了保持。
通過在單纖維中組合不同的通道，就能精確映射神經(jīng)活動(dòng)。比如，光通道傳輸?shù)墓饪梢詫?shí)現(xiàn)光遺傳技術(shù)神經(jīng)激勵(lì)，產(chǎn)生的影響可由嵌入電極監(jiān)控。與此同時(shí)，可通過空心管將單一或者多種藥物注入大腦，神經(jīng)元的相應(yīng)電信號(hào)也會(huì)被記錄，從而能夠?qū)崟r(shí)判定藥物的真實(shí)作用。這樣，就能同時(shí)模擬大腦的多種信號(hào)，最終幫助實(shí)現(xiàn)神經(jīng)失調(diào)的治療，而單功能神經(jīng)探針是無法實(shí)現(xiàn)這種功能的。
MIT的科學(xué)家表示，這種新的植入設(shè)備系統(tǒng)可以在不傷害大腦組織的情況下向大腦傳遞光信號(hào)、注射藥物。此外，只需制造相關(guān)任務(wù)所需的特定通道組合，這個(gè)植入系統(tǒng)也可以被調(diào)整以應(yīng)用到特定的研究或治療中。Anikeeva說：“你可以得到應(yīng)用范圍很廣的設(shè)備。此外，這種纖維制造的系統(tǒng)最終可能幫助實(shí)現(xiàn)大腦、脊髓不同區(qū)域反應(yīng)的精確映射，它也可能催生出能長(zhǎng)期植入人腦，以治療某些疾�。ㄅ两鹕龋┑脑O(shè)備�！�
John Rogers——美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校的材料科學(xué)工程和化學(xué)教授，他沒有參與這項(xiàng)研究。不過他表示：“他們的新技術(shù)描述了一種迷人的多用途纖維，專門用來植入大腦，并通過電、光、流體方法來激勵(lì)和記錄大腦神經(jīng)行為。他們的成果意義深遠(yuǎn)，將擴(kuò)充對(duì)大腦功能基本理解的發(fā)展至關(guān)重要的工具集�！�
