脑机接口:科学家造出“永不失效”的神经探针

360影视 动漫周边 2025-09-16 22:53 1

摘要:想象一下,如果有一天,你无需开口,只需一个念头,就能控制机械臂拿起水杯;或者,你能够通过意念,直接在电脑上输入文字,甚至与他人进行无障碍“脑对脑”交流……这不是科幻电影,而是正在成为现实的“脑机接口(BCI)”技术。

想象一下,如果有一天,你无需开口,只需一个念头,就能控制机械臂拿起水杯;或者,你能够通过意念,直接在电脑上输入文字,甚至与他人进行无障碍“脑对脑”交流……这不是科幻电影,而是正在成为现实的“脑机接口(BCI)”技术。

然而,这项被誉为“人类未来”的技术,一直以来都面临一个致命难题:植入大脑的设备,无法长期稳定工作。

传统的脑机接口,为何“英年早逝”?

目前主流的脑机接口,通常是将一根或多根微小的电极植入大脑皮层,以读取神经元的电信号。但问题也随之而来:

物理创伤和免疫排斥:探针植入时,会不可避免地对大脑组织造成物理损伤,引发急性或慢性的炎症反应 。大脑的免疫系统会将这些探针视为“外来入侵者”,调动免疫细胞进行攻击,形成一层致密的“胶质鞘”将其包裹起来 。信号衰减:这层“胶质鞘”就像一道墙,阻碍了电极与神经元之间的有效接触,导致信号质量急剧下降,甚至完全失效 。生物分子降解:为了改善性能,一些探针表面会涂覆促进神经生长的生物分子(如BDNF)。但这些分子在体内会很快被蛋白水解酶和免疫细胞降解,根本无法发挥长期作用 。

这些问题,使得绝大多数脑机接口设备在植入数月后就变得“英雄无用武之地”,其长期性能和稳定性始终是困扰全球科学家的瓶颈。

韩国科学家团队的“神来之笔”:TAB涂层横空出世!

但现在,这一困境被彻底打破了!韩国延世大学等多个研究机构的科学家们,发表在顶级期刊《Science Advances》上的一项研究,为我们揭示了一种名为“TAB涂层”的革命性技术。

这并非简单的表面涂层,而是一种集“软硬兼施”于一体的巧妙设计。它的名字TAB,全称为“

靶向特异性相互作用与阻断非特异性黏附(Targeting-specific interaction and blocking nonspecific adhesion)” 。简单来说,就是“只让好细胞贴上来,把坏分子挡在外面!” 。

TAB涂层的“双重绝技”

TAB涂层之所以能实现这一壮举,因为它结合了两种看似矛盾的功能,却又相辅相成:

“润滑液”防弹衣——超强抗污能力:TAB涂层的第一层是超薄的润滑液层。这个薄薄的液层,能够像“荷叶效应”一样,使探针表面具有极低的摩擦力 。减少物理损伤:在探针植入大脑时,摩擦力会从25.2mN锐减至惊人的2.94mN 。这意味着植入过程对大脑组织的机械损伤大大降低 。阻止“坏分子”入侵:这层润滑液还能有效阻止血液、血小板、纤维蛋白原等非特异性生物分子和免疫细胞的黏附 。它就像一道隐形的“防弹衣”,让免疫细胞无法在探针表面“安家落户”,从源头切断了炎症反应的触发 。“神经元磁铁”——BDNF靶向作用:TAB涂层的另一大核心是脑源性神经营养因子(BDNF)。BDNF是一种能够促进神经元生存、生长和再生的神奇蛋白质 。只吸引好细胞:在润滑层的阻隔下,BDNF分子会选择性地暴露在探针表面 。它就像一块“磁铁”,只会吸引神经元和星形胶质细胞(一种对神经元有保护作用的细胞)前来互动,而对免疫细胞则“视而不见” 。支持神经元生长:这种靶向性黏附,不仅能促进神经元和星形胶质细胞的生长和增殖,还能通过代谢作用为神经元提供能量,进一步提升探针与大脑的融合度 。

颠覆性成果:小鼠大脑植入超1年,信号依然稳定!

那么,这种听起来天马行空的技术,实际效果如何呢?

科学家们将涂有TAB涂层的多功能神经纤维探针,植入小鼠大脑进行实验。结果令人震惊!

超长待机:与普通探针只能稳定记录几个月信号不同,TAB涂层探针能够持续稳定地记录神经信号超过12个月(即1年以上) 。这几乎是前所未有的突破,意味着探针能够真正实现“长期服役” 。信号质量高:得益于TAB涂层对炎症反应的抑制和对神经元黏附的促进,探针记录到的神经信号分辨率和保真度都更高,能够精确捕捉单个神经元的活动 。多功能性:这根微小的探针直径仅有约276微米,但集成了多种功能,包括电生理信号记录、光遗传学刺激和微流体药物输送 。这意味着它不仅能“读懂”大脑,还能“调控”大脑,为未来的神经疾病治疗、认知增强等应用提供了更多可能。

这项研究的重大意义在于,它提出了一种兼顾机械顺应性生物相容性抗污能力的综合解决方案 。

TAB涂层就像一个完美的“信使”,既能保护探针免受身体免疫系统的攻击,又能主动与大脑的“好细胞”建立紧密联系。它不仅解决了困扰脑机接口界多年的“异物反应”难题,更将神经探针的长期使用寿命从数月延长到了数年,为脑机接口技术走向临床应用铺平了道路。

我们正在见证一个新时代的开启。未来,这种“永不失效”的神经探针,或许将成为连接人类大脑与数字世界的“永恒”桥梁,让人类真正迈向一个超乎想象的“超能力”时代!

文献题目: Bioadaptive liquid-infused multifunctional fibers for long-term neural recording via BDNF stabilization and enhanced neural interaction

作者: Tae Young Kim, Yeonzu Son, Keun-Young Yook, Dong Gyu Lee, Young Kim, Seo Jung Kim, Kijun Park, Yurim Lee, Tae Kyung Lee, Justin J. Chung, Congqi Yang, Seongjun Park, Jungmok Seo

期刊: Science Advances

DOI: 10.1126/sciadv.adz1228

来源:自在桐风

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