斯坦福大学的研究人员开发了一种新的装置，将大脑与硅基技术直接连接起来。 虽然脑机接口设备已经存在，并且用于假肢、疾病治疗和大脑研究-这种最新的设备可以记录更多的数据，同时比现有的选项更少的侵入性。
斯坦福大学材料科学与工程专业的研究生AbdulmalikObaid说：“以前没有人使用过这种二维硅电子产品，并将它们与大脑的三维结构相匹配。 “我们不得不抛出我们已经知道的关于传统芯片制造和设计新工艺，以使硅电子进入第三维度。 我们必须以一种可以轻易扩大的方式来做这件事。”
该装置是3月20日发表在“科学进步”杂志上的一篇论文的主题，包含一束微丝，每根电线的宽度小于最薄的人类头发的一半。 这些细电线可以轻轻地插入大脑，并直接连接到一个硅片上，记录每根电线通过的大脑电信号-就像制作一部神经电活动电影一样。 目前版本的设备包括数百微线，但未来版本可能包含数千。
斯坦福大学材料科学与工程教授、该论文的共同高级作者Nick Melosh说：“电子活动是观察大脑活动的最高分辨率方法之一。” “用这个微波阵列，我们可以看到在单神经元的水平上发生了什么。”
研究人员在大鼠和活体小鼠的大脑中对分离的视网膜细胞进行了人机界面测试。 在这两种情况下，他们成功地获得了有意义的信号跨越阵列的数百个通道.. 正在进行的研究将进一步确定该装置能在大脑中停留多长时间，以及这些信号能揭示什么。 这个团队特别感兴趣的是信号能告诉他们什么是学习。 研究人员还在研究假肢的应用，特别是言语辅助。
值得等待
研究人员知道，为了实现他们的目标，他们必须创造一个不仅持久，而且能够与大脑建立密切联系，同时造成最小损害的脑机界面。 他们的重点是连接硅基器件，以便利用这些技术的进步。
梅洛什说：“硅芯片是如此强大，具有惊人的放大能力。 “我们的阵列非常简单地使用这种技术。 你可以直接拿着芯片，按在包的外露端，得到信号。”
研究人员面临的一个主要挑战是如何构造阵列。 它必须坚固耐用，尽管它的主要部件是数百根微小的电线。 解决办法是将每根电线包裹在一种生物安全的聚合物中，然后将它们捆绑在金属项圈内。 这确保了电线间隔和适当的方向。 在衣领下面，聚合物被移除，以便电线可以单独定向到大脑。
现有的脑机接口设备仅限于提供100个信号通道的大约100根电线，每个都必须手工地放置在阵列中。 研究人员花了几年时间改进他们的设计和制造技术，以便能够创建一个有数千个通道的阵列-他们的努力在一定程度上得到了吴仔神经科学研究所大思想基金的支持。
该装置的设计与任何现有的高密度记录装置完全不同，阵列的形状、尺寸和密度在制造过程中可以简单地改变。 这意味着我们可以同时记录不同深度的不同大脑区域，几乎任何三维排列。 如果广泛应用，这项技术将大大提高我们对健康和疾病状态下大脑功能的理解。
在花了多年的时间追求这一雄心勃勃的、平庸的想法之后，直到这个过程的最后，他们才有了一种可以在活体组织中测试的装置。
这篇论文的主要作者奥贝德说：“我们必须携带数公里的微波并生产大规模的阵列，然后直接将它们连接到硅片上。” “经过多年的研究，我们第一次在视网膜上进行了测试，结果很快就成功了。 这是非常令人放心的。
在对视网膜和小鼠进行初步测试后，研究人员正在进行长期的动物研究，以检查阵列的耐久性和大规模版本的性能。 他们还在探索他们的设备可以报告什么样的数据。 到目前为止的结果表明，他们可能能够观察学习和失败，因为他们正在发生在大脑中。 研究人员对有朝一日能够使用这种阵列来改进人类的医疗技术感到乐观，例如机械假肢和有助于恢复言语和视力的装置。