研究人员设计新的神经电子系统来阅读和改变大脑回路

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在一项研究计划之后,哥伦比亚大学的一个工程师团队提出了一种植入反应性神经刺激装置的新方法。与此同时,对大脑的持续研究表明,反应性神经刺激在探测神经回路功能和治疗神经精神疾病(如帕金森病和癫痫)方面被证明是非常成功的。然而,目前设计完全可植入且生物相容性良好的设备的方法存在着主要的局限性:分辨率不够高,大多数需要大而笨重的设备,这使得植入困难,并存在并发症的风险。

在早期工作的基础上,研究人员精心设计了一些设备,以创造出高性能的可植入电路,能够读取和操作大脑回路。其目标是开发更小、更高效的生物电子晶体管和材料。重要的是,研究人员开发的多路然后放大系统每个倍增器只需要一个放大器,而目前的方法需要相同数量的放大器作为通道。

同时,能够实时诊断和干预治疗与大脑相关的疾病,如癫痫发作,是至关重要的。从这个新设计的系统来看,它比现有的设备小得多,更灵活,还能在多个独立的通道上同时刺激任意波形,因此,它更灵活。

这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。

目前,为了临床应用,为了记录、诊断和定位癫痫放电,它需要在多个位置以高时间分辨率记录大脑活动。这需要高采样率、多通道采集、电路和刺激装置。除此之外,在使用多路复用将信号组合成数据流之前,传统电路需要等量的放大电路作为通道工作。

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