微型脑部植入物利用温度双向调控神经活动
高丽大学医学院科学家研制出一款新型脑部植入物,微型物利能利用温度双向调节神经活动,脑部为下一代脑机接口和神经疾病治疗带来了全新可能。植入相关论文发表于新一期《科学进展》杂志。用温

双向热刺激系统的向调设计与工作原理图。图片来源:《科学进展》杂志
当前,控神神经调控技术主要依赖电、经活磁、微型物利光、脑部超声或化学刺激。植入但许多现有方法只能单方面激活或抑制神经活动,用温难以对神经回路进行精确的度双动双向控制。相比之下,向调温度是控神一种既可升高又可降低、既能增强也能减弱神经元活动的生理因素。这一独特性质,使得仅用单一刺激模式,便可实现激活与抑制。
然而基于温度的神经调控一直受困于一个技术难题:如何将局部的制冷与加热精准地递送至大脑深处。
为破解这一难题,团队开发出一种微型脑植入物,将热电装置与硅基神经探针融为一体。该设备可植入大脑深处,就地升高或降低组织温度,从而对特定神经回路进行有目的的冷却与加热。
设备还集成了一个电极阵列,可同步实施热刺激并记录神经信号。这使团队能在施加温度调控的同时,直接监听神经的即时反应。
实验结果显示,冷却能有效抑制神经活动,加热则使其显著增强。值得一提的是,团队发现,对蓝斑核——掌管觉醒与注意力的脑区施加热刺激,不仅改变了局部神经活动,还引起瞳孔随之相应变化:冷则收缩,热则扩张。
这项研究为脑机接口技术引入了一个全新概念——单一器件既能激活又能抑制神经活动,有望为下一代双向脑机接口注入强劲动力,成为双向脑机接口中传递感觉反馈,以及闭环神经调控系统的核心。目前的脑机接口系统主要侧重于解码大脑信号以控制外部设备,而未来的系统将更加重视将触觉等感官信息直接回传大脑。它也将促进神经功能恢复,并为各类神经疾病和神经退行性疾病开辟新疗法。
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