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发布时间:2024-09-29 06:19:28 浏览: 次
博鱼体育入口9月27日音尘,英国曼彻斯特大学与西班牙InBrain Neuroelectronics公司协作,初次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。该身手旨正在采集并解码大脑信号,寻求其正在脑部疾病医治中的潜力。石墨烯因其超薄且扎实的特点,被誉为“奇特质料”,此次打破性操纵符号着脑机接口身手向前迈出了主要一步。
2004年,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)初次胜利判袂出石墨烯,得到了巨大打破。石墨烯是由单层原子组成的平面碳质料勺子,也是已知最薄且最扎实的质料之一。因其特有本质,它被誉为“奇特质料”,并帮帮海姆和诺沃塞洛夫获得了2010年的诺贝尔物理学奖。
正在随后的20年间,石墨烯已胜利操纵于电池、传感器、半导体、空调以至耳机等多个规模。目前,这项身手正正在用于人类大脑的探索中勺子。
本地年华周四,曼彻斯特大学的一组表科医师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配。这项身手由西班牙InBrain Neuroelectronics公司研发,是一种脑机接口开发,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荒此类脑机接口,而InBrain也是个中的主要参预者之一。
InBrain的连合创始人兼首席奉行官卡罗莱纳·阿吉拉尔(Carolina Aguilar)表现:“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,并可用于医治多种疾病。”
大脑测绘是一项旨正在辅帮筹划脑部手术的身手。比如,正在切除脑肿瘤时,表科医师会正在患者的大脑上安顿电极,以确定大脑中限造运动和发言功效的身分,从而确保正在不影响患者运动或发言本事的情状下安闲切除肿瘤。
正在最新的一次手术中,InBrain的石墨烯脑机接口开发正在患者大脑上胜利运转了79分钟。此前,该患者已授与过脑部肿瘤切除手术勺子,并赞帮参预实践。正在此时候,探索职员视察到InBrain开发也许以微米级精度分辨强壮与癌变的脑机合。
曼彻斯特大学是InBrain初次人体试验的基地,该探索将正在多达10名因其他来源依然授与过脑部手术的患者身上测试石墨烯装配。这项探索获得了欧盟石墨烯旗舰项目(Graphene Flagship)的大举撑持,该项目旨正在验证石墨烯与人类大脑直接接触的安闲性。
奉行这台手术的神经表科医师大卫·库普(David Coope)对InBrain装配赐与高度评判,指出其比拟古板电极拥有更高的活络性,也许更好地贴合大脑表表。他说:“从表科的角度来看,这意味着咱们或许会把它放正在古板电极难以触及的区域。用于大脑测绘的古板电极多为镶嵌正在硅中的铂铱盘,较为坚硬。”
比拟之下,InBrain开发是一个位于大脑表层的透后薄片,唯有人类头发的一半粗细,蕴涵48个细微的解码用石墨烯电极勺子,每个电极唯有25微米。
另表,InBrain公司还正在研发一种也许穿透脑机合的植入物,旨正在供给更为精准的电刺激。这种开发能够孤单用于大脑测绘,但阿吉拉尔败露,该公司正规划将这两种开发连结,以期正在医治帕金森病等神经体例疾病方面得到打破。
目前,脑深部电刺激术(DBS)行为一种成熟的医治本事,已通俗操纵于帕金森症、癫痫等疾病的医治中。通过向脑机合插入针状金属电极并输送电流,以搅扰大脑中惹起震颤和其他运动症状的犯法规信号。
目前,无论患者是否展示症状,大无数DBS体例城市接连刺激。但跟着年华的推移,神经体例能够适宜这种接连性刺激,其成就也会渐渐消散。InBrain公司规划操纵表表开发监测与运动功效合系的生物符号物,仅正在须要时启动穿透开发举办精准刺激,以优化医治成就。
古板上,金属电极因其卓异的导电性而被通俗操纵于DBS及脑机接口规模勺子,逮捕大脑举止的电流信号,帮帮瘫痪患者通过头脑限造数字开发。然而,莱斯大学质料科学和纳米工程帮理教育克里斯蒂娜·特里吉德斯(Christina Tringides)指出,金属电极存正在许多纰谬。
她说,金属电极的刚性与大脑的优柔性之间存正在显着不配合,前者坚硬而虚弱,而大脑则闪现优柔的凝胶状,“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。这种不配合意味着当大脑正在颅骨内挪动时勺子,电极会惹起炎症或留下疤痕。跟着年华的推移,这些题目会阻塞电极领受神经信号的本事。另表勺子,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。
正在理思情状下,植入大脑的电极应能恒久稳固运转,以尽量裁减患者因反复手术而承袭的痛楚与危急。特里吉德斯说勺子,这恰是激动行使新质料(如石墨烯)的来源之一。石墨烯行为一种优秀的导体,不单导电职能优异,况且拥有抗氧化特点。
阿吉拉尔表现,InBrain的开发比拟眼前的DBS体例,也许向大脑注入高达200倍的电荷。另表,该公司的表表阵列还集成了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效的情状下举办开端的人体探索,为后续的临床操纵打好本原。
预测异日,InBrain规划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个电极的开发。电极数主意增补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精准度。这种高精度刺激正在医治中风、癫痫等神经体例疾病方面拥有壮阔的操纵远景。
然而,正在正式加入临床操纵之前,InBrain必需起初通过厉苛的安闲性探索。阿吉拉尔称:“这是石墨烯初次被植入人类大脑,因此咱们祈望能有一个好的结果。”(幼幼)超薄石墨烯大脑植入物初次正在真人身上测试勺子