【文匯網訊】在單一纖維中組合不同的通道，能夠精確映射神經活動，並最終幫助實現神經失調的治療，而這無法用單功能神經探針實現。
據cnbeta網站報道，實現人腦和電腦的「聯通」一直是科幻小說的「聖盃」。不過現在，MIT的科學家發現了可以將科幻變成現實的新纖維，這種新纖維比頭髮絲還細。他們表示自己製造的系統可以把光學信號和藥物直接送入大腦，並通過電子控制面板來持續監控不同輸入在大腦產生的效果。「通過採用比之前設備更有機的方式，我們構建了和大腦組織進行溝通的新型神經接口。」MIT的研究人員，材料科學工程助理教授Polina Anikeeva說。
因為人腦不僅規模龐大，而且同時會使用多種信號，所以對它的研究本來就非常困難。此外，傳統的神經探針只能記錄一種信號，也限制了任意時刻從大腦導出的信息量。但現在，通過使用比頭髮絲還細的複雜纖維，MIT的科學家可能找到了消除這種限制的新技術。利用這種纖維，他們製造的系統可以把光學信號和藥物直接送入大腦，並通過電子控制面板來持續監控不同輸入的效果。
這種新技術已經在《自然生物科技》上發表。Anikeeva說：「當前神經假體存在一個大問題：用於神經記錄和激勵的設備都是金屬、半導體或者玻璃材料，把這些設備植入人體後，人體的正常活動都會損傷設備附近的組織。因為這些材料既堅硬又鋒利，而人只要稍微活動一下，人的大腦也會產生相應活動，這樣最終就損壞了大腦組織。」但這種新技術使用的新纖維是用高分子聚合物製造，而這種聚合物和神經組織特性很相似，使得它在不損害周圍精細脆弱的大腦組織的條件下，能在人體待更長時間。
為達到這種效果，科學家採用了一種新纖維製造工藝，這種新工藝由MIT的材料科學教授Yoel Fink領導的小組率先研發，之前用在了光電學和其它應用中。Anikeeva解釋說：「這種方法最終製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。」
新纖維製造工藝的關鍵在於製造大量預製品，預製品纖維內部需要被分成所需的多個通道：光波導通道傳播光，空心管通道運送藥物，導電電極通道傳播電信號。科學家會首先得到預製品的高分子聚合物模板，尺度數量級在英吋(2.54厘米)。隨後，預製品受到加熱變軟，被拉成更細的纖維，但會保持相同的多通道結構。單次拉長可以使纖維變細200倍，這樣通過不斷重複拉長，纖維就會越來越細，直到納米級別。儘管幾英吋長的單個預製品就能製造幾百英尺(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。在纖維變細的過程中，纖維在英吋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，就能精確映射神經活動。比如，光通道傳輸的光可以實現光遺傳技術神經激勵，產生的影響可由嵌入電極監控。與此同時，可通過空心管將單一或者多種藥物注入大腦，神經元的相應電信號也會被記錄，從而能夠實時判定藥物的真實作用。這樣，就能同時模擬大腦的多種信號，最終幫助實現神經失調的治療，而單功能神經探針是無法實現這種功能的。
MIT的科學家表示，這種新的植入設備系統可以在不傷害大腦組織的情況下向大腦傳遞光信號、注射藥物。此外，只需製造相關任務所需的特定通道組合，這個植入系統也可以被調整以應用到特定的研究或治療中。Anikeeva說：「你可以得到應用範圍很廣的設備。此外，這種纖維製造的系統最終可能幫助實現大腦、脊髓不同區域反應的精確映射，它也可能催生出能長期植入人腦，以治療某些疾病(帕金森等)的設備。」
John Rogers——美國伊利諾伊大學香檳分校的材料科學工程和化學教授，他沒有參與這項研究。不過他表示：「他們的新技術描述了一種迷人的多用途纖維，專門用來植入大腦，並通過電、光、流體方法來激勵和記錄大腦神經行為。他們的成果意義深遠，將擴充對大腦功能基本理解的發展至關重要的工具集。」
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