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『石墨烯 脑机接口』基于石墨烯的植入物克服了在极低频率下记录大脑活动的技术限制

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【摘要】:
西班牙开发的一项石墨烯应用新技术克服了极低频率下记录大脑活动的技术限制,解锁了0.1Hz以下的大脑区域的电活动信息,为未来的脑机接口铺平了道路。关于人类大脑的常识体系呈指数增长,但大大小小的问题仍未得到解决。研究人员一直在使用电极阵列来绘制不同大脑区域的电活动,以了解大脑功能。然而,到目前为止,这些阵列仅能够检测特定频率阈值以上的活动。巴塞罗那开发的一项新技术克服了这一技术限制,解锁了0.1Hz以

西班牙开发的一项石墨烯应用新技术克服了极低频率下记录大脑活动的技术限制,解锁了0.1 Hz以下的大脑区域的电活动信息,为未来的脑机接口铺平了道路。

关于人类大脑的常识体系呈指数增长,但大大小小的问题仍未得到解决。研究人员一直在使用电极阵列来绘制不同大脑区域的电活动,以了解大脑功能。然而,到目前为止,这些阵列仅能够检测特定频率阈值以上的活动。巴塞罗那开发的一项新技术克服了这一技术限制,解锁了0.1 Hz以下的大量信息,为未来的脑机接口铺平了道路。

 

由巴塞罗那微电子研究所(IMB-CNM,CSIC),加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所等联合开发的技术远离电极,采用创新的基于晶体管的架构,在将大脑信号传输到接收器之前就地放大大脑的信号。此外,使用石墨烯构建这种新结构意味着所得到的植入物可以支撑比标准电极阵列更多的记录位置; 它也很纤细和足够灵活,可以在皮质的大面积上使用而不会被拒绝或干扰正常的大脑功能。结果是前所未有的低频脑活动的映射,这种活动已知有关于大脑事件的重要信息,如癫痫发作和中风的发作和进展。

神经科医生现在可以访问以前难以接近的大脑活动。伦敦大学学院教授和临床癫痫的世界专家Matthew Walke称,它是一项突破性的技术,有可能改变研究人员记录和观察大脑电活动的方式。未来的应用包括对癫痫发作的开始和结束位置和方式的前所未有的见解,为癫痫的诊断和治疗提供新的方法。

 

然而,除了癫痫之外,这种精确的映射和与大脑的相互作用还有其他令人兴奋的应用。利用晶体管配置的能力通过所谓的多路复用策略创建具有大量记录站点的阵列,该技术也被研究人员用于恢复语音和通信,作为欧盟BrainCom项目的一部分。在ICN2的带领下,该项目将提供新一代的脑机接口,能够探索和修复高级认知功能,特别关注由脑或脊髓损伤(失语症)引起的语言障碍。

 

文献信息:https://www.nature.com/articles/s41563-018-0249-4

来源:西班牙加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所(ICN2)

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