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大脑是人类身体中最重要的器官之一，帕金森、阿尔兹海默症、抑郁症等因大脑发生病理性改变而导致的疾病也一直备受人们的关注。为更好地研究这些疾病，一个由韩国和美国科学家组成的研究团队日前开发出了一个设备，可以通过智能手机控制的微小的大脑植入物来控制神经回路。相关论文在《自然·生物医学工程》杂志上。
该设备由一个类似乐高的可替换药盒以及一个强大的蓝牙低能反应器组成，利用它可以长期使用药物和光靶向研究者所感兴趣的特定神经元。“这一无线神经装置能够帮助我们实现以前从未实现过的慢性化学和光学神经调节。” 论文作者、韩国先进科学技术研究所(KAIST)和科罗拉多大学博尔德分校研究员Raza Qazi说。
神经科学家此前使用的传统方法通常要用到金属管和光纤。由于要与笨重的设备相连，这种方法不仅受到受试者动作的限制，其相对坚硬的结构也会随着时间的推移导致软组织损伤，因此不适合长期植入。尽管科学家们曾尝试利用结合软探针和无线平台对该方法做出改进，并在一定程度上减轻了不良组织反应，但这些方法仍然无法长时间为受试者提供药物，控制装置也庞大又复杂。
韩国先进科学技术研究院和西雅图华盛顿大学的研究人员合作开发出的这一新设备比之传统方法先进了很多。设备上的可替换药盒解决了无线药物传输过程中面临的重要挑战——药物耗尽和蒸发。这些“即插即用”的药盒被组装到老鼠的大脑植入物——一个柔软超薄的探针（厚度与人类头发相同，由微流体通道和微小的LED组成）上，可以进行无限制的给药和光传输。
之后，通过智能手机上优雅而简单的用户界面，神经科学家无需在实验室里进行物理操作，就可以很容易地在任何接受植入的目标动物身上触发任何特定的光和药物传输组合。使用这些无线神经装置，研究人员还可以很容易地建立完全自动化的动物研究。在这些研究中，研究者在一定条件下触发某一动物的光和/或药物传递，就能够对其他动物的行为产生积极或消极的影响。
“这是先进的电子设计和强大的微型和纳米级工程相结合的成果。”韩国科学技术研究院电气工程教授Jae-Woong Jeong说，“我们有兴趣进一步开发这项技术，使大脑植入物早日应用于临床研究。”
华盛顿大学医学院麻醉学、疼痛医学和药理学教授Michael Bruchas说，这项技术将会在很多方面为研究人员提供帮助。他说:“这让我们能够更好地剖析行为的神经回路基础，以及大脑中特定的神经调节器如何以各种方式调节行为。”“我们也渴望将该设备用于复杂的药理学研究，这可能帮助我们开发新的治疗疼痛、成瘾和情绪障碍的方法。”
科界原创
编译：Max
审稿：alone
责编：张梦
期刊来源：《自然·生物医学工程》
期刊编号：2157-846X
原文链接：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-08/uowh-scn080519.php
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