来自瑞典查尔姆斯理工大学、弗赖堡大学和荷兰神经科学研究所的研究人员开发了一种电极大小仅为一个神经元的微小植入物。该植入物还能够在体内长时间留存，这是其独特之处。这种组合显示出未来用于盲人视力植入的潜力。
当一个人失明时，他们的眼睛或部分眼睛可能会受损，但大脑中的视觉皮层仍然在运作，并准备接受输入。为了恢复视力，需要植入成千上万的电极，以提供足够的信息来生成图像。通过向视觉皮层发送电电脉冲，可以生成图像，每个电极代表一个像素。
需要注意的是，由电电脉冲生成的图像并不与视力正常的人所看到的相同。相反，这将是一个简化的表示。
瑞典查尔姆斯理工大学生物电子学教授玛丽亚·阿斯普伦德表示，高速公路上的三角板是一个黑暗的空间，根据所提供的信息亮起点。连接到三角板的电极越多，图像就会越好。这项研究开发的视力植入物可以比作一条带有多个电极的“线”。未来，需要多条连接成千上万电极的线，而这项研究的发现是实现这一目标的重要一步。
未来的视力植入物是为了改善盲人的视力而设计的电气植入物。虽然这个概念并不新鲜，但目前在人体患者中探索的植入技术可以追溯到1990年代，并且存在几个需要解决的局限性。这些局限性包括植入物的体积庞大、因其大小造成的脑部疤痕、材料随时间的腐蚀，以及材料的刚性。
研究人员正在努力制造单个神经元大小的更小电极，这可能允许在单个植入物上安装更多电极。这反过来将为用户提供更详细的图像。这项新技术的独特之处在于其克服了先前视力植入物的局限性，为该领域的重大进展铺平了道路。使用柔韧且不易腐蚀的材料使该视力植入物在长远来看成为一种耐用的解决方案。
“缩小视力植入物的组件尤其是电极的尺寸，对于刺激大脑视觉区域多个点至关重要。团队的主要研究课题是，我们能否将大量电极安装在可用材料的植入物上，使其足够小，并且确保其有效性。这项研究的发现确认了这一点确实可以实现，”阿斯普伦德教授解释道。
随着尺寸的减少，腐蚀风险增加
创造小型电气植入物面临重大挑战，特别是在像人体这样的恶劣环境中。主要障碍不仅仅在于使电极变小，而在于确保它们在潮湿的环境中能够长时间使用。手术植入物中金属的腐蚀是一个主要问题，由于金属是功能部件也是腐蚀部件，因此使用金属的数量至关重要。阿斯普伦德及其团队开发的电气植入物非常小，宽度仅40微米，厚度10微米，类似于一根分开的头发，金属部分仅有几百纳米。
视力电极极其小，厚度仅为几毫米。电极中微小的金属量使其不易腐蚀变得至关重要，因为这将导致其停止工作。
过去，解决这一问题一直具有挑战性。然而，研究团队开发了一种特殊的材料组合，层叠在一起以防止腐蚀。这包括一种导电聚合物，将植入物功能所需的电刺激转换为神经元中的电响应。聚合物在金属上创建保护层，从而使电极更能抵抗腐蚀。本质上，它充当了一层塑料保护层。</p>
我们使用的导电聚合物和金属的组合对视力植入物具有突破意义，因为它可能使它们在整个植入物的生命周期内保持功能。我们已经发现，可以制造与神经元（神经细胞）一样小的电极，并保持其在大脑中长时间的有效性，这是一个至今缺乏的有前景的发展。我们的下一个目标是开发一种植入物，可以容纳成千上万电极的连接，”阿斯普伦德解释道。这目前作为正在进行的欧盟项目Neuraviper的一部分进行更大团队的努力。
更多关于：研究方法
该研究方法由荷兰神经科学研究所的研究伙伴使用。他们训练小鼠对大脑视觉皮层的电刺激做出反应。研究显示，小鼠能够在短短几次训练中学会对电极的刺激作出反应。此外，小鼠报告知觉的最低电流阈值低于标准金属植入物。研究团队还观察到，植入物的功能随着时间的推移保持稳定，甚至有一只小鼠在其自然寿命结束时仍保留功能。
