探索大脑深处奥秘：科学家开发创新神经植入技术

在神经科学和纳米技术领域，持续的创新和研究正在不断推进我们对大脑功能的理解和探索。近年来，科学家们一直在寻求更加精确和细致的方法来观察和分析大脑内部的活动，以更好地理解其复杂的工作机制。在这一背景下，美国研究人员取得了重大突破。他们开发出了一种革命性的神经植入物为神经科学研究开辟了新的视角。

美国加州大学圣迭戈分校的研究人员开发出一种神经植入物，该植入物可以放置在大脑表面并读取大脑内部深处的活动信息。这项研究的结果发表在《自然·纳米技术》上。

该神经植入物是一条薄而透明的柔性聚合物条，可以贴合于大脑表面。植入物上嵌入了一个高密度的微小圆形石墨烯电极阵列，每个电极直径为20微米。每个电极通过一根微米细的石墨烯导线连接到电路板上。

研究人员在转基因小鼠身上进行了测试，发现该植入物可以同时捕捉到两种类型的神经活动，即电活动和钙活动的高分辨率信息。当植入物放置在大脑表面时，它可以记录外层神经元的电信号。同时，研究人员使用双光子显微镜通过植入物向大脑表面下250微米深处的神经元发射激光，以成像钙活动的信号尖峰。研究人员发现，表面电信号与更深层的钙活动信号尖峰之间存在相关性。这种相关性使得研究人员可以使用表面电信号来训练神经网络，以预测不同深度的钙活动，包括多个和单个神经元的活动。

这项技术的成功得益于透明度和高电极密度与机器学习方法的结合。透明的石墨烯电极使得在成像实验中可以完全清晰地观察到电极下的神经元。而机器学习方法则使得从表面信号预测深层神经活动成为可能。此外，该植入物的制造过程中采用了一些创新的设计特点，例如使用超薄的石墨烯导线和微米级的石墨烯电极，以及利用微纳米制造技术提高电极的导电性。

下一步，研究人员将在不同的动物模型中测试这项技术，并最终将其应用于人类。此外，他们还计划将这项技术分享给美国和欧洲的其他实验室，以促进神经科学研究的进展。