第11版:科技前沿 PDF版下载

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■本期观察:于 童 王梦圆 王威澄

微型大脑植入物装置
植入式光电系统
微型植入式无线设备

近年来,世界各国植入式设备已进入快速发展期。特别是无线植入式设备,在技术不断创新下,迎来了行业发展新机遇,并在医疗领域的应用上展现出良好前景。

微型大脑植入物装置——

可用智能手机控制脑细胞

当前,精神障碍和神经退行性疾病的治疗充满挑战。据神经科学顶级期刊《神经元》杂志披露,一种可通过智能手机控制的微型大脑植入物装置,为治疗带来了曙光。

该装置采用类似乐高玩具的可替换药盒以及强信号、低功耗的蓝牙装置,能长时间将药物和光线靶向作用于特定神经元。

受智能手机控制的柔性大脑植入物,采用基因操作技术,将光感基因转入神经系统中。在使用手机控制时,光感离子通道在不同波长的光照刺激下,会分别对阳离子或者阴离子的通过进行选择,以达到让细胞选择性兴奋或抑制的目的。

研究者通过简单的智能手机应用程序操作,向研究对象的大脑输送光刺激,观察其接受光刺激后做出的反馈动作,进而改善精神类疾病的治疗效果。

植入式光电系统——

可用光线控制神经元

据国际著名期刊《科学》杂志披露,一种可用光线控制神经元的植入式系统,能够通过关闭疼痛神经受体,减少神经系统疾病对患者的影响。

这种系统利用光遗传学原理,接植到头皮下,操作者控制发射光线强度和频率,刺激大脑受损部位神经,同时关闭大脑或脊椎中引发疼痛区域,让人们降低对止痛类药物的依赖。

这一系统无需电池,使得对受试者限制大大减少,比现有的起搏器或者刺激技术带来的创伤更小。

该系统具有高时空分辨率和细胞类型特异性两大特点,克服了传统手段控制细胞或有机体活动的局限性,提高了精准度,能对神经元进行非侵入式精准定位刺激操作,为神经科学提供了革命性的研究手段。

微型植入式无线设备——

可用射线控制神经中枢

中枢神经系统感染是全球范围内致残和致死率较高的疾病之一,其治疗方法为人所关注。据国外《自然·通讯》杂志披露,如今,一款治疗该病的微型植入式无线设备一经推出便受到青睐。

研发者利用遗传特性,将能对光作出反应的表达基因导入生物体内特定的迷走神经,再把微型LED插入身体器官神经末端附近,利用该设备产生的微电流控制LED发光,刺激神经末端,对器官内部的神经元活动进行特异性操纵。

操作时,研发者在体外发射远程射频源,植入体内的这一设备接受射线感应,控制神经末端的反应并反馈给大脑。目前,研发者以胃部作为实验对象,通过刺激神经末梢抑制肥胖人群食欲实验已获成功。

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