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科学家找到“联通”电脑人脑方法 黑客帝国成真  

2015-02-01 22:10:08|  分类: 高科技 |  标签: |举报 |字号 订阅

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黑客帝国成真:MIT找到联通电脑人脑方法(图)

克里斯蒂娜(Christina Tringides),MIT的资深专家,研究小组成员,手中拿着这种新的多功能纤维,可以把光学信号和药物直接传到大脑,并通过电子控制面板持续监控不同输入在大脑产生的效果。

黑客帝国成真:MIT找到联通电脑人脑方法(图)

这种方法制造的高分子聚合物纤维不仅更软、更富弹性,看上去也更像自然神经。

黑客帝国成真:MIT找到联通电脑人脑方法(图)

在单一纤维中组合不同的通道,能够精确映射神经活动,并最终帮助实现神经失调的治疗,而这无法用单功能神经探针实现。

据 国外媒体报道,实现人脑和电脑的“联通”一直是科幻小说的“圣杯”。不过现在,MIT的科学家发现了可以将科幻变成现实的新纤维,这种新纤维比头发丝还 细。他们表示自己制造的系统可以把光学信号和药物直接送入大脑,并通过电子控制面板来持续监控不同输入在大脑产生的效果。“通过采用比之前设备更有机的方 式,我们构建了和大脑组织进行沟通的新型神经接口。”MIT的研究人员,材料科学工程助理教授Polina Anikeeva说。

因为人脑 不仅规模庞大,而且同时会使用多种信号,所以对它的研究本来就非常困难。此外,传统的神经探针只能记录一种信号,也限制了任意时刻从大脑导出的信息量。但 现在,通过使用比头发丝还细的复杂纤维,MIT的科学家可能找到了消除这种限制的新技术。利用这种纤维,他们制造的系统可以把光学信号和药物直接送入大 脑,并通过电子控制面板来持续监控不同输入的效果。

这种新技术已经在《自然生物科技》上发表。Anikeeva说:“当前神经假体存在一个 大问题:用于神经记录和激励的设备都是金属、半导体或者玻璃材料,把这些设备植入人体后,人体的正常活动都会损伤设备附近的组织。因为这些材料既坚硬又锋 利,而人只要稍微活动一下,人的大脑也会产生相应活动,这样最终就损坏了大脑组织。”但这种新技术使用的新纤维是用高分子聚合物制造,而这种聚合物和神经 组织特性很相似,使得它在不损害周围精细脆弱的大脑组织的条件下,能在人体待更长时间。

为达到这种效果,科学家采用了一种新纤维制造工艺,这种新工艺由MIT的材料科学教授Yoel Fink领导的小组率先研发,之前用在了光电学和其它应用中。Anikeeva解释说:“这种方法最终制造的高分子聚合物纤维不仅更软、更富弹性,看上去也更像自然神经。”

新 纤维制造工艺的关键在于制造大量预制品,预制品纤维内部需要被分成所需的多个通道:光波导通道传播光,空心管通道运送药物,导电电极通道传播电信号。科学 家会首先得到预制品的高分子聚合物模板,尺度数量级在英寸(2.54厘米)。随后,预制品受到加热变软,被拉成更细的纤维,但会保持相同的多通道结构。单 次拉长可以使纤维变细200倍,这样通过不断重复拉长,纤维就会越来越细,直到纳米级别。尽管几英寸长的单个预制品就能制造几百英尺(30.48厘米)的 纤维,但必须小心的选择材料,这些材料必须能在相同温度下变软。在纤维变细的过程中,纤维在英寸尺度下具有的特性在纳米尺度下仍然得到了保持。

通 过在单纤维中组合不同的通道,就能精确映射神经活动。比如,光通道传输的光可以实现光遗传技术神经激励,产生的影响可由嵌入电极监控。与此同时,可通过空 心管将单一或者多种药物注入大脑,神经元的相应电信号也会被记录,从而能够实时判定药物的真实作用。这样,就能同时模拟大脑的多种信号,最终帮助实现神经 失调的治疗,而单功能神经探针是无法实现这种功能的。


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