来源:滚动播报
(来源:新华日报)
□ 本报记者 谢诗涵
“打开”大脑这个“黑匣子”,以单细胞精度实时监听脑细胞间的“秘密对话”——这不再是科幻,中国科学家已将其变为现实。近日,东南大学生物科学与医学工程学院刘宏、赵超团队凭借一款脑机接口芯片,一举斩获第51届日内瓦国际发明展金奖。
实验室里,刘宏向记者展示了这款仅有小指甲盖大小的芯片:7毫米×7毫米的芯片上集成了24576个超微电极,每个电极仅10微米,恰好和单个神经元的尺寸相当。“每个电极就像一个微型‘监听器’,能独立捕捉其上方神经细胞的动作电位和化学信号,时间精度可达毫秒级。”
以前科学家们研究神经网络,好比在看一部模糊的老电视;而这块芯片提供的,是一幅细节惊人、信息量巨大的“1080p高清画面”。赵超形容道:“它让你看到的不再是整条马路的车流,而是追踪到每一辆车在每一个路口的轨迹,从而真正理解城市交通网络的运行。”
这项技术被称为“片上脑机接口”,它并非直接植入人脑,而是一个强大的体外研究平台。研究人员可以将培养的脑类器官(由干细胞分化而来的微型大脑)、心脏或视网膜组织等放在芯片上,以前所未有的精度观察神经网络如何发育和工作。
实验数据显示,这款国产芯片性能不输国外同类主流产品,且成本可节省至少一半。“此外,我们还实现了‘双模态’记录。”刘宏介绍,目前主流的国外芯片大多只能记录电生理信号,但人类大脑的工作机制远比电路复杂,大量信息传递是靠多巴胺、血清素等神经递质(化学信号)完成的。“我们的芯片可同时捕捉这两种信号,这对理解大脑的机理,研究阿尔茨海默病等神经疾病至关重要。”
目前,这块“中国芯”已提供给国内十几家顶尖高校和医院试用,反馈良好。团队透露,下一步计划将整个系统进一步集成化、模块化,让该芯片能更好地服务于一线科研工作。
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