北卡羅來納州立大學的新型無線植入晶片可以幫助對抗阿茲海默症和帕金森氏症

羅利 – 研究人員開發了一種無線供電的晶片，可以透過手術植入來讀取神經訊號並用光和電流刺激大腦。該技術已在大鼠身上成功驗證，旨在用作研究工具。

「我們的目標是創建一種研究工具，可以幫助我們更好地了解大腦不同區域的行為，特別是對各種形式的神經刺激的反應，」該論文的通訊作者姚耀賈說以及北卡羅來納州立大學電機與電腦工程助理教授。 “這個工具將幫助我們回答基本問題，從而為解決阿茲海默症或帕金森氏症等神經系統疾病的進展鋪平道路。”

這項新技術有兩個特點使其與先前的技術有所不同。

首先，它是完全無線的。研究人員可以透過施加電磁場為具有整合功率接收線圈的 5×3 mm2 晶片供電。例如，在研究人員對實驗室老鼠進行的測試中，電磁場圍繞著每隻老鼠的籠子，因此無論老鼠在做什麼，該設備都會完全供電。該晶片還能夠無線發送和接收訊息。

第二個特點是該晶片是三模態的，這意味著它可以執行三項任務。

目前最先進的此類神經介面晶片可以做兩件事：它們可以透過檢測大腦目標區域的電變化來讀取這些區域的神經訊號；它們可以透過向腦組織引入小電流來刺激大腦。

新晶片可以做到這兩件事，但它也可以將光照射到腦組織上——這種功能稱為光刺激。但為了讓光刺激發揮作用，你必須先對目標神經元進行基因改造，使它們對特定波長的光做出反應。

「當你使用電刺激時，你幾乎無法控制電流的去向，」賈說。 「但透過光刺激，你可以更精確，因為你只修改了那些你想要瞄準的神經元，以使它們對光敏感。這是神經科學研究的一個活躍領域，但該領域缺乏向前發展所需的電子工具。這就是這項工作的用武之地。”

換句話說，透過幫助研究人員（字面上）了解神經組織，新晶片將幫助他們（形像地）了解大腦的工作原理。

該論文“三模態無線植入神經接口系統單晶片，」發表在雜誌上 IEEE 生物醫學電路與系統彙刊。該論文由伍斯特理工學院的 Ulkuhan Guler 共同撰寫；佐治亞理工學院的 Yen-Pang Lai；密西根州立大學的 Yan Kong、Arthur Weber 和 Wen Li；和 Bionic Sciences Inc. 的 Maysam Ghovanloo

這項工作是在美國國家科學基金會 (NSF) 撥款 2024486 的支持下完成的。這項工作也得到了北卡羅來納州立大學 NSF 資助的 ASSIST 中心撥款 EEC-1160483 的支持。 ASSIST 中心的使命是打造能夠長期進行多模式感測的自供電穿戴式設備，而無需更換電池或充電。

原文來源： WRAL 技術線