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发布时间:2024-09-28 14:30:19 浏览: 次
9月27日动静,英国曼彻斯特大学与西班牙InBrain Neuroelectronics公司协作,初度正在人类大脑皮层中测试了石墨烯造成的脑机接口植入物。该技能旨正在采集并解码大脑信号,研究其正在脑部疾病调理中的潜力。石墨烯因其超薄且坚硬的性情,被誉为“奇特资料”,此次冲破性行使符号着脑机接口技能向前迈出了要紧一步勺子。
2004年勺子,英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃塞洛夫(Konstantin Novoselov)初度得胜星散出石墨烯,获得了巨大冲破。石墨烯是由单层原子组成的平面碳资料,也是已知最薄且最坚硬的资料之一。因其独性情子,它被誉为“奇特资料”,并帮帮海姆和诺沃塞洛夫获得了2010年的诺贝尔物理学奖勺子。
正在随后的20年间,石墨烯已得胜行使于电池、传感器、半导体、空调乃至耳机等多个界限。目前,这项技能正正在用于人类大脑的咨议中。
本地年华周四,曼彻斯特大学的一组表科大夫正在一名患者的大脑皮层(即大脑最表层)短暂植入了一种薄如胶带的石墨烯装备。这项技能由西班牙InBrain Neuroelectronics公司研发,是一种脑机接口装备,用于采集并解码大脑信号。目前,征求埃隆·马斯克(Elon Musk)旗下Neuralink正在内的多家公司均正在开采此类脑机接口,而InBrain也是此中的要紧介入者之一。
InBrain的连结创始人兼首席实践官卡罗莱纳·阿吉拉尔(Carolina Aguilar)流露:“咱们的目的是推出一款也许举办大脑解码和大脑测绘的贸易产物,并可用于调理多种疾病。”
大脑测绘是一项旨正在辅帮计议脑部手术的技能。比如,正在切除脑肿瘤时,表科大夫会正在患者的大脑上睡觉电极,以确定大脑中担任运动和言语功用的地位,从而确保正在不影响患者运动或言语才略的情景下太平切除肿瘤。
正在最新的一次手术中,InBrain的石墨烯脑机接口装备正在患者大脑上得胜运转了79分钟。此前,该患者已继承过脑部肿瘤切除手术,并允许介入实行。正在此时间,咨议职员考察到InBrain装备也许以微米级精度划分强壮与癌变的脑结构。
曼彻斯特大学是InBrain初度人体试验的基地,该咨议将正在多达10名因其他道理仍旧继承过脑部手术的患者身上测试石墨烯装备。这项咨议获得了欧盟石墨烯旗舰项目(Graphene Flagship)的肆意支撑,该项目旨正在验证石墨烯与人类大脑直接接触的太平性八戒体育。
实践这台手术的神经表科大夫大卫·库普(David Coope)对InBrain装备予以高度评判,指出其比拟古代电极拥有更高的生动性,也许更好地贴合大脑皮相。他说:“从表科的角度来看,这意味着咱们不妨会把它放正在古代电极难以触及的区域。用于大脑测绘的古代电极多为镶嵌正在硅中的铂铱盘,较为坚硬。”
比拟之下,InBrain装备是一个位于大脑表层的透后薄片,惟有人类头发的一半粗细,包罗48个细幼的解码用石墨烯电极,每个电极惟有25微米。
其它,InBrain公司还正在研发一种也许穿透脑结构的植入物,旨正在供给更为准确的电刺激。这种装备可能寡罕用于大脑测绘,但阿吉拉尔揭示,该公司正准备将这两种装备勾结,以期正在调理帕金森病等神经编造疾病方面获得冲破。
目前,脑深部电刺激术(DBS)举动一种成熟的调理形式,已平常行使于帕金森症、癫痫等疾病的调理中勺子。通过向脑结构插入针状金属电极并输送电流,以骚扰大脑中惹起震颤和其他运动症状的违警规信号。
目前,无论患者是否显示症状,人人半DBS编造都市一连刺激。但跟着年华的推移,神经编造可能适当这种一连性刺激,其成就也会慢慢消散。InBrain公司准备诈骗皮相装备监测与运动功用闭联的生物符号物,仅正在须要时启动穿透装备举办精准刺激,以优化调理成就。
古代上,金属电极因其精采的导电性而被平常行使于DBS及脑机接口界限,捉拿大脑运动的电流信号,帮帮瘫痪患者通过思想担任数字装备勺子。然而,莱斯大学资料科学和纳米工程帮理教师克里斯蒂娜·特里吉德斯(Christina Tringides)指出,金属电极存正在良多纰谬。
她说,金属电极的刚性与大脑的柔滑性之间存正在彰彰不完婚,前者坚硬而柔弱,而大脑则显露柔滑的凝胶状勺子,“这就像把勺子果冻里,或把刀豆腐中”。
大脑跟着每次呼吸而跳动,但金属电极仍留正在原地。这种不完婚意味着当大脑正在颅骨内转移时,电极会惹起炎症或留下疤痕。跟着年华的推移,这些题目会阻挡电极给与神经信号的才略。其它,金属正在大脑的水情况中也会氧化,这会导致它们跟着年华的推移而降解。
正在理思情景下,植入大脑的电极应能历久稳固运转,以尽量节减患者因反复手术而经受的难过与危机。特里吉德斯说,这恰是胀动行使新资料(如石墨烯)的道理之一。石墨烯举动一种杰出的导体,不光导电机能优异,并且拥有抗氧化性情。
阿吉拉尔流露,InBrain的装备比拟眼前的DBS编造,也许向大脑注入高达200倍的电荷。其它,该公司的皮相阵列还集成了12个刺激电极,由8400个石墨烯微岛组成,也许正在不开启刺激功用的情景下举办开始的人体咨议,为后续的临床行使打好根柢。
预计另日,InBrain准备正在其贸易版本中集成近100个电极,并正正在研发一款具有1024个电极的装备勺子。电极数宗旨扩展将明显晋升大脑数据的记载量,而石墨烯点的幼巧尺寸则确保了刺激的极高准确度。这种高精度刺激正在调理中风、癫痫等神经编造疾病方面拥有宽大的行使远景。
然而,正在正式参加临床行使之前,InBrain务必开始通过端庄的太平性咨议。阿吉拉尔称:“这是石墨烯初度被植入人类大脑,因此咱们愿望能有一个好的结果。”(幼幼)八戒体育超薄石墨烯大脑植入物初度正在真人身勺子上尝试