微型植入式脑刺激器仅豌豆大小
比其他脑机接口设备侵入性更小
张梦然
美国莱斯大学工程师开发出人类患者可用的最小植入式脑刺激器。凭借开创性的磁电功率传输技术,这一仅豌豆大小的设备可无线供电,通过硬脑膜(附着在颅骨底部的保护膜)刺激大脑。该研究发表在最新一期《科学进展》上。
名为数字可编程脑上治疗的新技术,可用比其他脑机接口设备侵入性更小的方式,彻底改变耐药性抑郁症和其他精神或神经系统疾病的治疗。
现有的用于脑刺激的植入式设备由相对较大的电池供电,并通过长线连接到刺激装置。这意味着患者要承受较大的硬件植入负担、电线断裂或故障的风险以及未来更换电池需做的手术。
新设备可使用外部发射器为其无线供电,不再需要电池供电。该技术依赖于一种将磁场转换为电脉冲的材料。这种转换过程在小尺度上非常有效,且具有良好的错位容差,不需要复杂的操作来激活和控制。
研究人员用它来刺激患者大脑运动皮层并产生了手部运动反应。他们还展示了该设备在实验猪体内稳定地与大脑连接了30天。
30分钟的微创手术即可将设备放置在大脑上方的骨头中。植入物和切口几乎看不见,患者在手术当天即可回家。对于某些疾病,例如癫痫,该设备可能需要永久或大部分时间处于开启状态。但对于抑郁症和强迫症等疾病,每天只需几分钟的刺激就足以带来目标神经元功能的预期变化。未来患者在家中即可舒适地使用这项技术,而且拥有对该治疗方式的完全控制权。
【总编辑圈点】
这项研究,让人想起去年曾引起广泛关注的一篇报道——我国医生使用脑机接口尝试治疗难治性抑郁症。在脑内特定的神经环路中的核团植入电极,通过电刺激调节相应核团,让患者重新拥有获得快乐的能力。本文中,美国工程师开发了植入式脑刺激器。它无需电池供电,操作起来大为便捷。大脑很多地方对我们来说仍是"黑匣子",但科研人员尽力在已知的部分做文章,用各种方式疗愈我们生病的大脑。