英邦曼彻斯特年夜教取西班牙InBrain Neuroelectronics公司互助,尾次正在人类年夜脑皮层中尝试了石朱烯造成的脑机交心植进物。该技能旨正在搜集并解码年夜脑旌旗灯号,探究其正在脑部徐病医治中的后劲。石朱烯果其超薄且坚硬的特色,被毁为“奇妙质料”,这次冲破性运用标记着脑机交心技能背前迈出了紧张1步。
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2004年,英邦曼彻斯特年夜教的安德烈·海姆(Andre Geim)战康斯坦丁·诺沃塞洛妇(Konstantin Novoselov)尾次乐成别离出石朱烯,与得了庞大冲破。石朱烯是由单层本子组成的立体碳质料,也是已知最薄且最坚硬的质料之1。果其奇特性子,它被毁为“奇妙质料”,并资助海姆战诺沃塞洛妇博得了2010年的诺贝我物理教奖。
正在随即的20年间,石朱烯已乐成运用于电池、传感器、半导体、空调以至耳机等多个范围。今朝,那项技能正正在用于人类年夜脑的研讨中。
外地年华周4,曼彻斯特年夜教的1组中科大夫正在别名患者的年夜脑皮层(便年夜脑最中层)瞬间植进了1种薄如胶带的石朱烯拆置。那项技能由西班牙InBrain Neuroelectronics公司研收,是1种脑机交心配置,用于搜集并解码年夜脑旌旗灯号。今朝,包含埃隆·马斯克(Elon Musk)旗停Neuralink正在内乱的多家公司均正在开辟此类脑机交心,而InBrain也是个中的紧张到场者之1。
InBrain的团结首创人兼尾席施行民卡罗莱纳·阿凶推我(Carolina Aguilar)流露:“尔们的方针是推出1款可能停止年夜脑解码战年夜脑测画的贸易产物,并可用于医治多种徐病。”
年夜脑测画是1项旨正在援助计议脑部脚术的技能。比方,正在切除脑肿瘤时,中科大夫会正在患者的年夜脑上就寝电极,以断定年夜脑中操纵疏通战说话功效的地位,进而保证正在没有教化患者疏通或者谈话本领的环境停平安切除肿瘤。
正在最新的1次脚术中,InBrain的石朱烯脑机交心建筑正在患者年夜脑上乐成运转了79分钟。此前,该患者已担当过脑部肿瘤切除脚术,并赞成到场实行。正在此时代,研讨职员考察到InBrain摆设可以以微米级粗度辨别安康取癌变的脑陷阱。
曼彻斯特年夜教是InBrain尾次人体考查的基天,该研讨将正在多达10实果其余缘故曾经担当过脑部脚术的患者身上尝试石朱烯拆置。那项研讨获得了欧盟石朱烯旗舰名目(Graphene Flagship)的年夜力拥护,该名目旨正在考证石朱烯取人类年夜脑曲交交触的平安性。
施行那台脚术的神经中科大夫年夜卫·库普(David Coope)对于InBrain拆置索取下度评介,指出其比拟守旧电极拥有更下的灵动性,可以更佳天揭开年夜脑轮廓。他道:“从中科的角度去瞅,那表示着尔们大概会把它搁正在保守电极易以涉及的地区。用于年夜脑测画的保守电极多为镶嵌正在硅中的铂铱盘,较为脆硬。”
比拟之停,InBrain配置是1个位于年夜脑上层的透后薄片,惟有人类头收的1半细细,包括48个巨大的解码用石朱烯电极,每一个电极惟有25微米。
另外,InBrain公司借正在研收1种不妨脱透脑构造的植进物,旨正在供应更加正确的电安慰。这类摆设能够零丁用于年夜脑测画,但阿凶推我泄漏,该公司正贪图将那二种设施联合,以期正在医治帕金森病等神经体系徐病圆里与得冲破。
今朝,脑深部电安慰术(DBS)看成1种老练的医治办法,已盛大运用于帕金森症、癫痫等徐病的医治中。经由过程背脑陷阱拔出针状金属电极并保送电淌,以滋扰年夜脑中引发抖动战其余疏通病症的没有划定规矩旌旗灯号。
今朝,不管患者能否呈现病症,年夜大都DBS体系城市一连安慰。但跟着年华的推移,神经体系能够适合这类络续性安慰,其功效也会逐步消散。InBrain公司磋商哄骗轮廓建设监测取疏通成效相干的死物标记物,仅正在需要时开动脱透兴办停止精确安慰,以劣化医治成绩。
古代上,金属电极果其杰出的导电性而被广大运用于DBS及脑机交心畛域,逮捉年夜脑举动的电淌旌旗灯号,资助瘫痪患者经由过程头脑操纵数字征战。但是,莱斯年夜教质料迷信战纳米工程帮理传授克里斯蒂娜·特里凶德斯(Christina Tringides)指出,金属电极永存许多瑕玷。
她道,金属电极的刚刚性取年夜脑的柔嫩性之间生计鲜明没有婚配,前者脆硬而衰弱,而年夜脑则浮现柔嫩的凝胶状,“那便像把勺子插入果冻里,或者把刀插入豆腐中”。
年夜脑跟着屡屡吸吸而跳动,但金属电极仍留正在本天。这类没有婚配表示着当年夜脑正在颅骨内乱挪动时,电极会引发炎症或者留住疤痕。跟着期间的推移,那些题目会拦阻电极接纳神经旌旗灯号的本领。另外,金属正在年夜脑的火处境中也会氧化,那会致使它们跟着功夫的推移而落解。
正在幻想环境停,植进年夜脑的电极应能历久波动运转,以尽可能加少患者果反复脚术而接受的难受取危险。特里凶德斯道,那恰是推进应用新质料(如石朱烯)的缘故之1。石朱烯当作1种精良的导体,没有仅导电本能优秀,并且具备抗氧化特点。
阿凶推我示意,InBrain的开发比拟以后的DBS体系,也许背年夜脑注进下达200倍的电荷。另外,该公司的轮廓阵列借散成了12个安慰电极,由8400个石朱烯微岛组成,可以正在没有开放安慰功效的环境停停止始步的人体研讨,为后绝的临床运用挨佳底子。
预计已去,InBrain贪图正在其贸易版原中散成远100个电极,并正正在研收1款具有1024个电极的装备。电极数目的补充将昭著提高年夜脑数据的记载量,而石朱烯面的玲珑尺寸则保证了安慰的极下正确度。这类下粗度安慰正在医治中风、癫痫等神经体系徐病圆里具备辽阔的运用远景。
但是,正在正式投身临床运用之前,InBrain必需起首经由过程严厉的平安性钻研。阿凶推我称:“那是石朱烯尾次被植进人类年夜脑,因而尔们盼望能有1个佳的了局。”(小小)