無線設備用光“與大腦對話”

　　美國西北大學團隊在神經生物學與生物電子學交叉領域取得重大突破，開發出一種用光“與大腦對話”無線設備。這種利用光直接向大腦傳遞信息的技術，被視為構建未來無纜腦機接口的重要一步。相關論文8日發表在《自然·神經科學》期刊。

　　這一微型設備柔軟且具有彈性，能夠植入頭皮下方，緊貼頭骨表面，通過骨骼發送精確控制的光模式，從而繞過人體自然的感覺通路，直接激活大腦皮層中的特定神經元群。

　　這項技術建立在此前該團隊研發的首款無線、無電池、完全可植入光遺傳學設備的基礎上，但實現了關鍵性升級。新設備配備了由64個微型LED組成的陣列，每個LED僅有發絲般粗細，能夠通過無線編程控制，向大腦發送復雜的光序列。

　　這種多區域、可編程的設計模擬了自然感覺中分布式的大腦活動模式，使傳遞的信息不再是簡單開關信號，而是類似于自然感覺體驗中那種分布式的皮層網絡活動。

　　在實驗過程中，團隊利用微小、精確計時的光脈沖刺激了小鼠大腦深處經過基因改造的特定神經元群，這些小鼠很快學會了將特定的光脈沖模式解讀為有意義的線索，即使在沒有視覺、聽覺或觸覺等外部感覺輸入的情況下，它們也能利用這些人工信號作出決策，并準確完成尋找獎勵等行為的任務。

　　西北大學生物電子學先驅約翰·A·羅杰斯表示，通過將微型LED陣列與無線供電控制模塊集成，他們創造了一個能實時編程、完全隱藏在皮膚下且不影響自然行為的新系統。

　　該技術在醫療領域展現出廣闊的應用前景，包括為義肢提供感覺反饋、為視覺或聽覺假體提供人工輸入、在不使用藥物的情況下調節疼痛感知，以及輔助中風或創傷后的康復訓練等。目前團隊正計劃測試更復雜的刺激模式，并探索大腦對不同模式的學習能力極限。