最近,德國(guó)科學(xué)家研發(fā)出一種新型生物感應(yīng)芯片,可以對(duì)生物體的神經(jīng)細(xì)胞受激反應(yīng)進(jìn)行模擬和數(shù)據(jù)分析,為研究神經(jīng)細(xì)胞、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和腦組織的生物功能開創(chuàng)了新方法。
在一塊基片上集成多個(gè)微電極而形成陣列,把這樣的腦芯片(又稱多電極陣列),植入腦皮層,人們就可以通過芯片來讀取大腦中神經(jīng)元群體活動(dòng)的細(xì)節(jié)信息。所以,在應(yīng)用方面,電極陣列已經(jīng)成為神經(jīng)科學(xué)面向醫(yī)學(xué)應(yīng)用的接口。1999年美國(guó)學(xué)者查品等通過植埋于運(yùn)動(dòng)皮層中的腦芯片,使老鼠可以使用自己的意識(shí)來操縱機(jī)器,獲得食物獎(jiǎng)勵(lì)。2001年,成功的通過腦芯片讀取猴子運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元信息,從而使猴子能夠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)。2002年實(shí)現(xiàn)了猴子不用手而是用思想(通過腦芯片)來移動(dòng)電腦屏幕上的鼠標(biāo)。2003美國(guó)醫(yī)生在盲人視覺皮層內(nèi)植入電極陣列,激活腦部的視皮層,視皮層不斷活動(dòng),進(jìn)而產(chǎn)生視覺。癱瘓病人由于下傳神經(jīng)斷裂,下肢無法接受腦部信息,通過腦芯片刺激下肢神經(jīng),使病人能夠再度控制下肢,恢復(fù)行走。
腦成像采用了現(xiàn)代物理學(xué)與生物化學(xué)原理,呈現(xiàn)大腦結(jié)構(gòu)和功能活動(dòng)的多種技術(shù)手段,目前包括正電子發(fā)射斷層掃描、功能性磁共振成像、腦電圖、腦磁圖、光學(xué)成像等技術(shù),也包括傳統(tǒng)的X光放射影像和超聲影像技術(shù)。它作為認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究最為主要的技術(shù)手段,使人類有史以來第一次能直接觀察到大腦的心理過程和認(rèn)知活動(dòng),有如研究腦功能的“顯微鏡”和“望遠(yuǎn)鏡”。
腦成像不但能反映腦的認(rèn)知過程和活動(dòng)部位,而且重點(diǎn)反映大腦網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、直至全腦的功能機(jī)制,無創(chuàng)傷性,具有高度時(shí)間分辨率---時(shí)間分辨率達(dá)到毫秒級(jí),和高度空間分辨率——目前已達(dá)到毫米水平。
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