北京
科技日报北京12月9日电 （记者张梦然）美国西北大学团队在神经生物学与生物电子学交叉领域取得重大突破，开发出一种用光“与大脑对话”无线设备。这种利用光直接向大脑传递信息的技术，被视为构建未来无缆脑机接口的重要一步。相关论文8日发表在《自然·神经科学》期刊。
这一微型设备柔软且具有弹性，能够植入头皮下方，紧贴头骨表面，通过骨骼发送精确控制的光模式，从而绕过人体自然的感觉通路，直接激活大脑皮层中的特定神经元群。
这项技术建立在此前该团队研发的首款无线、无电池、完全可植入光遗传学设备的基础上，但实现了关键性升级。新设备配备了由64个微型LED组成的阵列，每个LED仅有发丝般粗细，能够通过无线编程控制，向大脑发送复杂的光序列。
这种多区域、可编程的设计模拟了自然感觉中分布式的大脑活动模式，使传递的信息不再是简单开关信号，而是类似于自然感觉体验中那种分布式的皮层网络活动。
在实验过程中，团队利用微小、精确计时的光脉冲刺激了小鼠大脑深处经过基因改造的特定神经元群，这些小鼠很快学会了将特定的光脉冲模式解读为有意义的线索，即使在没有视觉、听觉或触觉等外部感觉输入的情况下，它们也能利用这些人工信号作出决策，并准确完成寻找奖励等行为的任务。
西北大学生物电子学先驱约翰·A·罗杰斯表示，通过将微型LED阵列与无线供电控制模块集成，他们创造了一个能实时编程、完全隐藏在皮肤下且不影响自然行为的新系统。
该技术在医疗领域展现出广阔的应用前景，包括为义肢提供感觉反馈、为视觉或听觉假体提供人工输入、在不使用药物的情况下调节疼痛感知，以及辅助中风或创伤后的康复训练等。目前团队正计划测试更复杂的刺激模式，并探索大脑对不同模式的学习能力极限。
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