《科学进展》：精确读取大脑信号，新技术有望促进脑电控制设备的开发

近日，克里克大学、斯坦福大学和伦敦大学学院的研究人员联合开发了一种可以在一定范围内精确地记录大脑活动的新方法。这项技术可能会带来新的医疗设备，以帮助截肢者、瘫痪者或患有运动神经元疾病等神经疾病的患者。

这项基于小鼠研究的新方法，可以精确、可扩展地记录大面积区域大脑活动，包括同时在大脑表层和深层区域的活动。相关研究结果发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上。

近年来，神经记录技术迅速发展，目前主要是基于平面探测器（例如，密歇根探针，Neuropixels 和 Neuroseeker）或微机械硅阵列（Blackrock Utah 阵列）。

在这项最新的研究中，研究人员提供了第三种选择，可以保留小型微导线对组织的低损伤，同时可以将前沿的硅阵列技术迅速应用于神经科学。

这种新设备采用了最新的电子技术和工程技术，结合了硅芯片技术与比人的头发还要细 15 倍的超细微型导线。由于这种导线如此细，所以它们可以在不会对大脑造成严重损伤的情况下，被植入大脑深处。除了能够准确监测大脑活动之外，该设备还可以将电信号注入大脑的精确区域。

克里克行为神经生理学实验室研究组组长、伦敦大学学院（UCL）神经科学教授 Andreas Schaefer 表示：“ 这项技术为许多激动人心的未来发展奠定了基础。 它可能会带来一种能够将大脑信号传递给机器的技术，例如，帮助截肢患者控制假肢来握手或站立。当神经元受损且无法自我激活时，比如运动神经元疾病，这项技术也可以用于在大脑中产生电信号。”

当该设备连接到大脑时，来自活动神经元的电信号通过附近的微导线传到硅芯片上，在硅芯片上对数据进行处理和分析，显示出大脑的哪些区域处于活动状态。

该设备的一个关键特性是：设备的设计可以根据动物的大小方便地进行缩放，一只老鼠需要使用几百根电线，而大型哺乳动物则需要使用超过 10 万多条。这一关键特性意味着它在将来有可能被用于人类。

该项研究的共同作者、克里克行为神经生理学实验室的博士后、UCL 的高级研究员 Mihaly Kollo 说：“记录大脑活动面临的一大挑战是，如何在不造成大量组织损伤或出血的情况下，让这些被称为电极的电线就位，尤其是在较深的区域。我们的方法通过使用足够薄的电极来克服这个问题。”

“另一个挑战是记录许多神经元的活动，这些神经元在三维空间中以复杂的形状分层分布。因为电线可以很容易地排列成任何三维形状，我们的方法再次提供了一个解决方案。”

该研究中描述的技术也是基于本文作者之一 Matthew Angle 创办的 Paradromics 公司开发的一个完全集成的大脑计算机接口系统。这家总部位于得克萨斯州的公司 正致力于开发一个医疗设备平台，以改善瘫痪、感觉障碍和耐药神经精神疾病等重大疾病患者的生活。

参考资料：
https://www.crick.ac.uk/news/2020-03-20_new-brain-reading-technology-could-help-the-development-of-brainwave-controlled-devices

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