新型植入装置助科学家无线操控神经元

2015-07-23 17:04:55来源: -科技日报

摁一下按钮,就可以遥控小鼠的行走路线,神奇吧!这其实是一种超薄的微创植入装置在起作用,通过它就可以用药物和光来控制脑细胞。

美国华盛顿大学医学院、圣路易斯大学和伊利诺伊大学厄本那—香槟分校的研究团队近日在《细胞》杂志网络版上详细介绍了这个革命性的远程控制植入设备,它能让神经科学家将药物注入小鼠大脑,并照亮大脑深处的神经元。论文资深作者、华盛顿大学医学院麻醉科和神经生物学副教授迈克尔说:“它开启了科学家在更自然的场景中了解大脑回路如何工作的可能性。”

通常情况下,研究脑回路要么借助粗笨的金属管注入药物,要么通过光纤电缆导入光,这两种方式都需要手术,会给大脑造成损伤,并且实验条件可能影响动物的自然活动。据每日科学网报道,新的远程光流控装置是由软质材料制成,厚80微米,宽500微米,大小只有人类发丝直径的十分之一,可以同时运载药物和光,并将最大程度降低对脑组织的损伤。

研究人员将新装置植入小鼠大脑,测试其递送药物和光的潜力。结果显示,他们能够用载入的病毒为细胞标记颜色,从而精确地绘制出大脑回路图;当一种模仿吗啡的药物被注入中脑腹侧被盖区(控制动机和成瘾的区域),可以让小鼠绕着圈走路;当植入装置向小鼠中脑腹侧被盖区的光敏神经元发出激光脉冲时,小鼠会呆在笼子的一侧。在所有实验中,小鼠都在距离指令天线3英尺(约0.9米)之外。

该装置采用半导体计算机芯片生产工艺制造,有足够容纳4种药物的空间,还有4个微型无机发光二极管。研究人员在药物贮液器的底部安装了可膨胀材料来控制递送。当贮液器下方的电加热器温度上升时,底部会迅速扩张,将药物推送进大脑。

“这是神经科学家绘制大脑回路活动所需要的革命性工具。”美国国家卫生研究院(NIH)国家神经系统疾病和中风研究所项目主管詹姆斯·纳德特说:“这与NIH脑计划的目标是一致的。”

关键字:新型  植入  装置  无线

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2015/0723/article_5908.html
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