
来源:科技日报时间:2025-11-06 17:24:33
美国康奈尔大学与新加坡南洋理工大学科学家联合,在3日出版的《自然·电子学》杂志上发表研究论文称,他们研制出一种比盐粒还小的神经植入物,能够在活体动物体内持续无线传输大脑活动数据,时间长达一年以上。
这款名为“微尺度光电无绳电极”(MOTE)的设备,长度约300微米,宽约70微米。它采用砷化铝镓半导体二极管,通过穿透脑组织的无害红色与红外激光束获取能量。设备中的低噪声放大器和光学编码器,均采用日常微芯片中的成熟半导体技术制造,能够将大脑电信号编码为红外光脉冲,以无线方式传回。
研究团队表示,据目前所知,这是全球最小的神经植入设备,不仅能检测大脑电活动,还能实现无线数据传输。该设备采用脉冲位置调制编码技术(与卫星光通信技术相同),能以极低功耗实现高效光学数据传输。
团队先在细胞培养环境中测试了MOTE的性能,随后将其植入小鼠的桶状皮层——处理胡须感觉信息的关键脑区。在长达一年的实验中,植入物成功记录了神经元的电活动峰值以及更广泛的突触活动模式,而小鼠在此期间始终保持健康活跃。
团队的目标是使设备足够微小,以最大程度减少对脑组织的干扰,同时能以比成像系统更快的速度捕捉大脑活动,且无需对神经元进行基因改造。MOTE的另一大优势在于,它能在核磁共振成像扫描期间同步采集大脑电信号,这对现有大多数植入设备而言难以实现。此外,该技术未来还可拓展应用于脊髓等其他组织,甚至可与嵌入人造颅骨板的光电器件等创新技术结合使用。