图丨“元弦”在胃肠道系统中的神经化学传感(来源:Nature)
然后 , 在小鼠脑子里面用光遗传学的方法去刺激多巴胺、血清素的产生 , 并验证证明可以检测到两者信号 。
另外 , 研究人员还拿一个较大型动物猪来做实验 , 同样验证了“元弦”可以实时进行检测的有效性 。
“值得一提的是 , 在实验中我们还发现一个现象 , 就是在加温时 , 会检测到血清素被释放 , ”李金星提到 , “那就意味着'多喝热水'可能真的能够让人产生更多的血清素 , 会让人产生相对开心的情绪 。 ”
最后 , 植入“元弦”的小鼠各项指标表现正常 , 进食、排便等也正常 , 并且没有观察到其组织功能被破坏的迹象 。 这意味着该植入物有一天可以用于对人类体内化学物质的实时监测 , 类似于智能手表监测心率或步数 。
不过 , 研究人员也表示“元弦”应用在脑疾病的临床诊疗中尚需时日 , 但将其用到对人肠道的检测是一件不太困难的事情 , 因为该器件可以直接放入肠道中 , 不需要对肠子开刀 , 3~5年内甚至更快 , 可能就可以将它在临床使用 。 另外 , 将其与神经刺激等医疗设备结合在一起 , 做成闭环的系统也是有可能的 。
论文合著者之一 , 北京大学集成电路学院助理教授郑雨晴表示 , 现在脑机接口技术受到了学界和业界的广泛关注 , 但在“元弦”落地、产业化方面 , 可能需要找到一个非常具体的应用突破口 , 而且在信号检测、长期在体稳定性等方面体现出比现有的技术产品显著的提升 , 才可能得到进一步商业化 。
现在 , 研究人员们已经证明了“元弦”的工作原理 , 未来还要解决一系列生物学问题 。
目前 , 该传感器是一个有线系统 , 探头是连接在能读出信号的电线上 。 未来或会提供一个无线版本来供人们使用 。 这样使用起来会更加便捷 。
另外 , “元弦”现在的尺寸在100到几百之间微米之间 , 研究人员表示 , 比较理想的情况是做到30微米以下 , 接近单个神经元的大小 。 这样传感器的空间分辨率会进一步增强 , 同时对神经的损伤也会更小 。
李金星在谈到这次研究有哪些启发时 , 尤其是在跨学科合作方面 , 他表示 , 这需要用信念感去和不同领域的人交流 , 直到找到那个和自己想法产生共鸣的人 , 他们也会帮你完善你的想法 。
目前 , 李金星在密西根州立大学除了做柔性脑机接口研究 , 还有一个重要方向是微纳机器人 。 他曾获2019年《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”全球榜单“先锋者”称号 。 其研究出的几微米小型机器人可被用来治疗感染病 , 在动物肠道中运行完成任务后可实现生物降解 。
刘宇鑫在新加坡国立大学从事拟生物体脑机接口和可穿戴医疗电子技术的研究 。 他也是穿联医疗科技的联合创始人 。
郑雨晴现为北京大学集成电路学院助理教授 , 课题组的主要方向是柔性电子集成制造技术、植入式柔性脑机接口和可穿戴先进集成微系统 。
以上三位的实验室当前都在招收对神经工程和脑机接口感兴趣的学生 。
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参考:
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