Nature子刊：精準調控你的腦神經迴路，智能手機做到了！

帕金森氏病、抑鬱症、焦慮症、阿爾茲海默症等神經精神類疾病不僅日漸危害患者的身體健康，而且還導致沉重的醫療負擔和家庭悲劇。然而，目前科學家們對此類疾病的發病機制和有效治療手段依然知之甚少。了解精準調控神經迴路的技術，對我們深入理解、治療此類疾病存在重大意義。

當前，神經藥理學、光遺傳學是公認較為先進的對大腦深層神經迴路的精準解碼手段。但，它們往往被輸送藥物的材料所限制，面臨不斷的藥物耗盡或蒸發的挑戰，以至於不能長時間靶向與疾病相關的特定神經元，原本需要幾個月的研究不斷被中止。

近日，發表在《Nature Biomedical Engineering》雜誌上的一篇文章，突破了這一研究瓶頸！來自韓國高等科學技術研究所和西雅圖華盛頓大學的研究人員們表示：一種微型無線設備在植入腦部神經後，可通過智能手機操作完成精準投放任何特定組合的藥物或者光線到達目標神經細胞之中，輔助慢性神經藥理學和光遺傳學實現精準、長效、可控的腦迴路操作。

可替換藥物盒，無限續航

精準投遞的目標實現了，那麼長時間靶向的問題呢？無線耳機Airpods配備的充電盒能夠隨時隨地為Airpods充電，類比一下，藥物長續航不就需要這樣一個充電盒嗎？

於是，研究人員們又合作發明了一種帶有可替換藥物盒的神經裝置，解決了藥物長續航問題，神經科學家可以在幾個月內自在研究腦神經迴路，而不必擔心藥物用完。

帶有可替換藥物盒的神經裝置 圖片來源：韓國高等科學技術研究院

這個神經裝置和Airpods充電盒差不多大，原理也很類似。

先看看其葯筒的使用方法，與 「Airpods充電盒」有點類似，即插即用，但也不同，它是一次性的，用完丟掉。再看看探頭，約一根頭髮的厚度、絲般柔軟，植入異樣感不存在！最後看看通道，約一粒鹽大小的微流體通道和LED光線通道，竟然能夠承載無限劑量的藥物和光能傳輸。超強續航，絕對沒問題！

Jae-Woong Jeong教授 圖片來源：Jeong Research Group

KAIST電氣工程Jeong小組的Jae-Woong Jeong教授興奮地表示：「這種革命性的設備是先進電子設計和強大的微納米工程的結晶，我們將進一步開發這項技術，為臨床應用製造腦植入物。」

APP界面監控，超強輔助

為了實時監控藥物、光敏的變化、隨意變換藥物組合、以及精準轉換神經細胞研究位置，研究人員還開發了相應的智能手機APP。通過無線連接神經設備，輕觸手機界面便能產生實際操作，讓科學家們有機會擺脫實驗室「呆太久」的困境。

此外，研究人們還通過編程設計了全自動化的動物標準研究程序，來觀察某一隻動物在光或藥物的釋放速率或劑量的影響下，能否對其他動物的行為產生影響。

華盛頓大學醫學院麻醉學和疼痛醫學與藥理學教授Michael Bruchas表示：「這一裝置讓我們能夠更好地剖析行為產生的神經迴路，以及大腦中特定的神經是以何種方式來調節行為的。我們驚喜地發現，這種裝置能夠幫助科學家們進行複雜的藥理學研究，也為治療疼痛、成癮和情緒障礙創製了新的療法。」

腦部植入，風險仍然很大

圖片來源：黑鏡劇照

儘管此研究突破了神經研究的研究瓶頸，推動了長效精準的腦神經研究進程。但，其試驗的風險也同樣讓人擔心。比如：無線WiFi輻射是不是可能會破壞血腦屏障，導致血管爆炸，從而損傷腦細胞？無線WiFi輻射是不是可能會對大腦造成不可逆轉的傷害，並且正在發育中的孩子將承受的傷害更大呢？又或者說，人體植入是否符合倫理標準呢？

更讓社會擔心的是，黑客一旦入侵，改變操作程序控制人腦，結果將無法想像……

End

參考資料：

[1]Wireless optofluidic brain probes for chronic neuropharmacology and photostimulation

[2]Scientists can now manipulate brain cells using smartphone

[3]Scientists Announce They Can Manipulate Brain Cells with Smartphone-controlled Implant

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