研究人员创造了高度灵活的脑探针，可以准确捕捉大脑活动而不损害周围组织。这一发展为各种神经和神经精神疾病的新治疗铺平了道路。
神经刺激器，也被称为脑起搏器，通过专用电极向大脑特定部位输送电脉冲。目前，全球约有20万人正在受益于此技术，特别是那些与帕金森病和严重肌肉痉挛作斗争的人。苏黎世联邦理工学院的神经技术教授梅赫梅特·法提赫·雅尼克强调，持续的研究将大大扩展这些应用：电极不仅刺激大脑，还可以准确捕捉和分析大脑活动，检测与神经或精神疾病相关的不规律。在未来阶段，可能通过电脉冲解决这些问题和疾病。
为了实现这一目标，雅尼克和他的团队设计了一种新型电极，在较长时间内提供更详细和精确的大脑活动记录。这些电极由一束束极细且灵活的导电金纤维构成，包裹在聚合物中。利用苏黎世联邦理工学院研究人员开发的方法，这些束可以轻柔地插入大脑，尽量减少对大脑组织的伤害。
这一创新使他们的电极与其他现有技术有所不同。公众领域中最为人知的是由埃隆·马斯克创办的Neuralink公司。许多系统，包括Neuralink的，具有显著更厚的电极。“探针越宽，不论其灵活性如何，损害大脑组织的可能性就越大，”雅尼克指出。“我们的电极如此纤细，可以在大脑神经细胞的长延伸部分周围穿行。它们的厚度大约与神经细胞的延伸部分相同。”
研究团队在老鼠身上对新电极进行了测试，使用四束每束包含64根纤维的电极。如雅尼克所言，最多可以使用几百根电极纤维来研究更多大脑细胞的活动。在他们的实验中，这些电极连接到放置在每只老鼠头部的小记录装置上，使其自由移动。
对大脑活动没有影响
研究团队证明了这些探针是生物相容的，并且不干扰大脑功能。电极靠近神经细胞时，与替代方法相比，信号质量较高。
此外，这些探针非常适合于长期监测，使研究人员能够在十个月内跟踪老鼠同一大脑细胞的信号。评估确认在此阶段没有对大脑组织造成损害。另一个好处是，这些束可以向多个方向分支，使访问到不同的大脑区域成为可能。
人类试验即将开始
在他们的研究中，研究人员使用新电极观察和分析老鼠大脑不同区域的神经细胞活动，持续几个月。他们发现不同区域的神经细胞是“共同激活”的。研究人员认为，这种大脑细胞之间广泛的同步激活对处理复杂信息和形成记忆至关重要。“这项技术与基础研究高度相关，研究这些功能及其在神经和精神疾病中的干扰，”雅尼克解释道。
团队已与伦敦大学学院的研究人员合作，探讨他们的新电极在人体大脑中的诊断潜力。该项目特别关注对药物没有反应的癫痫患者。在这种情况下，神经外科医生可能需要切除癫痫发作起始的大脑小部分。目标是使用开发的方法在切除任何组织前，准确找出受影响的特定大脑区域。
脑机接口
还有意图利用新电极刺激人类的脑细胞。“这可能有助于为神经和精神疾病患者创造更有效的治疗，”雅尼克指出。在抑郁症、精神分裂症或强迫症等病症中，特定大脑区域常常出现功能障碍，导致信息处理和决策过程中的问题。借助新电极，可能能够主动识别和处理由大脑神经网络产生的病理信号，从而可能缓解这些疾病。雅尼克设想，这项技术还可以为脑损伤患者提供脑机接口，使电极能够理解他们的意图，从而帮助控制假肢或语音输出系统。
