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科学家现在可以使用智能手机操纵脑细胞
发布时间:2019/8/27
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    韩国和美国的科学家团队发明了一种可以使用由智能手机控制的微小脑植入物来控制神经回路的装置。
    研究人员在《自然·物医药工程》杂志上发表文章称，该设备可以加快发现帕金森氏症阿尔茨、海默氏症、成瘾、抑郁症和疼痛等脑部疾病的速度。
   该装置使用类似乐高的可替换药盒和强大的蓝牙低能量，可以长时间使用药物和光线靶向感兴趣的特定神经元。
    “无线神经设备能够实现以前未能实现的慢性化学和光学神经调节，”韩国高等科学技术研究所（KAIST）和科罗拉多大学博尔德分校的研究人员Raza Qazi说。
    卡齐说，这项技术大大超过了神经科学家使用的传统方法，神经科学家通常使用刚性金属管和光纤来传递药物和光。除了通过与庞大设备的物理连接限制受试者的运动，随着时间的推移它们相对刚性的结构导致病变脑组织变软，因此不适合长期植入。虽然通过结合软探针和无线平台已经做了一些努力来使不良组织反应得到部分缓解，但以前的解决方案受限于它们无法长期输送药物时间以及庞大而复杂的控制设置。
    为了实现慢性无线药物输送，科学家必须解决药物耗尽和蒸发的关键挑战。 来自韩国高等科学技术研究所和西雅图华盛顿大学的研究人员合作发明了一种带有可替换药物盒的神经装置，这可以让神经科学家在几个月内研究相同的大脑回路，而不必担心药物用完。
    这些“即插即用”药筒被组装成一个用于小鼠的脑植入物，其具有柔软且超薄的探针（人类头发的厚度），其由微流体通道和微小LED（小于一粒盐）组成，用于无限的药物剂量和光传输。
    神经科学家通过控制智能手机上优雅而简单的用户界面，可以轻松触发任何植入目标动物的光和药物输送的任何特定组合或精确排序，而无需在实验室内进行实验。使用这些无线神经设备，研究人员也可以容易设置全自动化动物研究，其中一种动物的行为可通过有条件地触发光和/或药物递送而正面或负面地影响其他动物的行为。 

    “这种革命性的设备是先进电子设计和强大的微纳米工程的结晶，”KAIST电气工程教授Jae-Woong Jeong说道，“我们有兴趣进一步开发这项技术，为临床应用制造脑植入物”。 
    华盛顿大学医学院麻醉学和疼痛医学与药理学教授迈克尔布鲁查斯说，这项技术将在很多方面帮助研究人员。
    “它使我们能够更好地剖析神经回路的行为基础，以及大脑中特定的神经调节剂如何以各种方式调节行为，”他说，“我们也渴望将该装置用于复杂的药理学研究，这可以帮助我们开发针对疼痛、成瘾和情绪障碍的新疗法。”
    KAIST的Jeong小组的研究人员为可穿戴设备和可植入设备开发软电子设备，华盛顿大学Bruchas实验室的神经科学家研究控制压力、抑郁、成瘾、疼痛和其他神经精神疾病的脑电路。 工程师和神经科学家在连续三年和数十次设计迭代中进行的全球协作努力使得这种强大的大脑植入物在自由移动的老鼠身上得到了成功验证，研究人员认为这可以真正加速大脑及其疾病的发现。
    这项工作得到了韩国国家研究基金会、美国国立卫生研究院、国家药物滥用研究所和Mallinckrodt教授的资助。
 
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