大腦網眼植入物可使「黑客帝國」成真：阻止大腦老化

《黑客帝國》中的科幻情節將成為現實，並阻止人類大腦老化。

最新研製一種可注射性大腦網眼結構，可直接記錄大腦電信號的變化，甚至能探測到單個大腦細胞等級的變化。

這項實驗的起草方案最初發佈於2015年，描述一個超柔韌大腦網眼探頭通過一個注射器送達至特殊的大腦區域。

大腦植入物是人們在科幻電影中經常看到的內容之一，但是目前科學家能將這一情節轉化為現實。最新研製的「大腦網眼結構」能使《黑客帝國》中的科幻情節成為現實，並阻止人類大腦老化。

美國哈佛大學研究人員最新研製一種可注射性大腦網眼結構，直接記錄大腦電信號的變化，甚至能探測到單個大腦細胞等級的變化。這種網眼探頭具有廣泛的應用，其中包括：腦-機界面、半機械動物，也能提供記憶和學習如何隨著老年痴呆症等增齡性疾病產生的變化。

研究人員在對老鼠的測試實驗中，可注射性網眼探頭能夠製造一個最短暫的免疫響應，同時，網眼結構與大腦組織融合在一起。通過添加刺激性電極，研究人員可獲得較高等級的反饋，克服隨著年齡增長產生的認知能力減退。

據悉，這項實驗的起草方案最初發佈於2015年，描述一個超柔韌大腦網眼探頭通過一個注射器送達至特殊的大腦區域。該網眼結構通過金屬線至襯墊的連接，記錄了大腦電信號。研究人員稱，雖然該探頭可能從來不需要被移除，並且作為一個終身植入物，如果不是程序問題，將它從大腦中移除是非常簡單的。

研究報告合著作者、美國哈佛大學化學教授查爾斯·利伯（Charles Lieber）稱，這種大腦網眼探頭可能精準地植入大腦，其性能類似於神經組織，我們消除了當前所有其它探頭和醫學植入物的慢性免疫反應，它非常像身體組織中的「荊棘」。

利伯博士表示，這項研究開啟了未來研究的新機遇，例如：電子和人體細胞的共注射效應，在這裡網眼電子植入物可以作為身體組織生長的一個腳手架，它們在再生醫學領域具有重要意義。

研究人員使用一種叫做「照相平印術」的技術製造大腦網眼結構，它使用光學技術構建該顯微結構。網眼是由尼龍物質構成，這種高分子材料具有較高的耐熱性，具有廣泛的應用，例如：高溫燃料電池、顯示器，甚至用于軍事領域。

為了測量人體對網眼探頭的免疫響應，研究人員對老鼠大腦進行切片處理，對其進行橫截面和縱向切片。他們在實驗中不需要移除植入探頭，利伯博士表示，大多數情況下，通常需要傳統大腦探頭，該過程可能會導致一些關鍵性信息丟失。

當對老鼠大腦切片進行抗體染色處理，他們發現免疫反應非常低，大腦細胞結構僅在幾周時間內就恢復正常。研究人員認為，這並不是真實的免疫響應，該響應是由於大腦植入針狀物產生的損傷，並且這種損害隨著時間將變得更加惡化，該狀況通常出現在傳統大腦探頭中。

最低免疫響應可能支持網眼系統成為永久性植入物，利伯博士說：「依據過去和當前正在進行的研究，網眼狀探頭能夠持續一至兩年時間穩定記錄和大腦組織建立刺激界面連接。然而，這一時期並不代表可預期的壽命，因為目前科學家正在驗證其長期使用的穩定性。」

由於受到實驗老鼠2-3年壽命的限制，研究人員期望對壽命更長的哺乳動物進行實驗證實該網眼結構的穩定性，例如：恆河猴。目前這項研究正在進行之中。利伯博士稱，研究小組最新設計的網眼探頭存在大量電極和多點注射。

此外，我們下一步將在身體組織和器官中植入網眼電子裝置 ，例如：網眼記錄單個視網膜神經節細胞，記錄脊髓以及肌肉組織的健康狀況，研究肌肉神經接點的信號傳導等。

利伯博士說：「同時我們將開始研究網眼探頭的穩定性，以及在阿爾茲海默症和帕金森氏症疾病模型中網眼電子的慢性免疫反應。我們將對非人類靈長目動物和人類臨床患者植入網眼電子裝置。」

他還表示，神經科學研究的許多領域能受益於該技術的長期穩定性，並有能力記錄單個神經細胞的信號。此外，這項研究將受益於差不多所有涉及電子記錄或者刺激反應的臨床醫學應用。

利伯博士強調，網眼電子植入將對四肢癱瘓患者提供非常獨特的腦機介面，對於治療帕金森氏症提供深度大腦刺激，並對神經修復提供幫助。（葉傾城）

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