带有一千多个电极的下一代大脑植入物可以生存六年以上

北卡罗莱纳州达勒姆市-研究人员已经证明了将具有数千个电极的超薄，灵活的神经界面植入大脑的能力，预计使用寿命超过6年。用不到一微米的材料保护内部生物过程免受破坏的环境，这项成就是迈向创建可在人体中维持一生的高分辨率神经接口的重要一步。

该研究结果于4月8日在线发表在《科学转化医学》杂志上，该研究结果由杜克大学生物医学工程助理教授乔纳森·维文蒂(Jonathan Viventi)领导的一组研究人员发表。西北大学材料科学与工程，生物医学工程与神经外科的路易斯·辛普森(Louis Simpson)和金伯利·奎里(John Kimberly Querrey)教授约翰·罗杰斯(John Rogers);纽约大学神经科学教授Bijan Pesaran。

Viventi说：“试图让这些传感器在大脑中工作就像在海洋中扔掉了可折叠的，灵活的智能手机，并期望它能够工作70年。”“除了我们所制造的设备比目前市场上的手机更薄，更灵活之外，这就是挑战。”

如果您是不受欢迎的客人，那么人体是一个不可原谅的生活场所，尤其是如果您是由聚合物或金属制成的。除了来自周围组织和免疫系统的攻击外，异物还必须能够经受腐蚀性，咸味的环境。

能够承受这种攻击的工程电气设备是一个更加艰巨的前景。当前的长期可植入设备几乎被普遍地密封在激光焊接的钛外壳内。例如考虑起搏器。

罗杰斯说：“为这种类型的植入物建造防水，大体积的外壳代表了一种工程上的挑战。”“我们在这里报道了成功开发出具有相似隔离度的材料，但是其薄而柔软的薄膜比一张纸薄了一百倍。”

但是当涉及到人的大脑时，空间和灵活性至关重要。壁厚为毫米的刚性设备没有空间。这些挑战意味着现有的神经接口只能采样大约一百个位置，与构成人脑的数百亿个神经元相比，这是苍白的。任何使这些设备更大的尝试都会不可避免地陷入布线后勤的障碍-因为每个传感器都需要自己的电线，尺寸限制很快就成为一个问题。

Viventi和他的同事们正在研究另一种方法。

Viventi说：“您需要将电子设备移动到传感器本身，并开发可以处理多个输入信号的本地智能。”“这就是数码相机的工作方式。不用成千上万的导线就可以拥有数千万个像素，因为许多像素共享相同的数据通道。”

通过他们的工作，研究人员已经展示了厚度仅为25微米，带有360个电极的柔性神经装置。但是以前试图使它们免受体内伤害的尝试都以失败告终，因为即使是最微小的缺陷也可能阻碍整个努力。

Viventi说：“我们之前尝试了一系列策略。按要求沉积薄的聚合物会导致缺陷，导致缺陷，而较厚的聚合物则没有所需的柔韧性。”“但是我们终于找到了一种可以使所有人持久的策略，现在已经使其在大脑中起作用。”

它所要做的就是完美。

Viventi，Rogers，Pesaran和他们的同事在新论文中证明，热生长的二氧化硅层(小于1微米厚)可以抵御大脑中的不利环境，每天降解的速率仅为0.46纳米。而且由于这种形式的玻璃具有生物相容性，因此任何溶解到体内的微量物质都不会产生任何问题。

他们还表明，即使玻璃封装不导电，设备的电极也可以通过电容感应来检测神经活动。这与可以检测智能手机的触摸屏上的手指运动的技术相同。他们在大鼠中植入了64电极的神经接口已有一年多的时间，而在触及触摸屏的猴子的运动皮层中植入了1,008电极的神经接口。

Perasan说：“成功地将设备部署到完成类似人类任务的猴子身上是一个巨大的飞跃。”“现在，我们可以改进我们的技术，以帮助患有脑部疾病的人们。”

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