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NatureBiotechnology:神经技术正处于崛起的风口浪尖!

www.nk7x.cn2019-10-22

自然生物技术:神经技术处于上升的最前沿!脑科学新闻21小时前,我想分享历史,跨域技术集成的发展将定期达到关键点,从而科学和技术进步日新月异,例如艾伦脑图和人类基因组计划。最近,来自哈佛医学院和麻萨诸塞州总医院的两位科学家Charles M. Lieber在《Nature Biotechnology》发表的一项名为“大脑中的精密电子医学”的研究中,Shaun Patel认为神经技术目前处于力量崛起的最前沿。图片来源:《Nature Biotechnology》科学家现在可以识别大脑中决策,学习和情感产生的区域,但是跟踪特定神经元的行为仍然是一个挑战。这意味着当大脑的复杂回路由于成瘾,阿尔茨海默氏病甚至自然衰老等精神问题而纠缠或退化时,医生只有两种选择:药物或植入电极。这两种方法都可能对大脑产生意想不到的效果。在某些情况下,副作用可能更严重。虽然深度脑刺激的作用是瞬时的,但随着时间的流逝,大脑的免疫系统会将硬质植入物视为异物,而神经免疫细胞(神经胶质细胞)将吞噬感知到的入侵者,取代甚至杀死它们。死亡的神经元会降低设备维持治疗的能力。 Lieber和Patel认为,当前的技术只是权宜之计。他们在论文中写道:“正在进行的研究着重于神经系统与电子设备之间的接口,并且该领域的研究有助于实现用于细胞水平靶向治疗的植入物。个性化的电子治疗将为神经变性提供新的治疗方式疾病和神经精神疾病,可以强烈控制退化性疾病,创伤和截肢中假肢的功能恢复,甚至增强人类的认知能力,总体而言,我们相信类似电子技术的发展将使微创设备能够建立稳定的长期细胞神经接口,并为慢性神经系统疾病提供长期治疗。”为了实现这一目标,Lieber的实验室设计了一个更小,更大的A柔性大脑电子植入物,该植入物可随大脑组织移动而不被视为异物。这种网状电子器件可以模拟真实神经元的大小,形状和感觉,记录,跟踪和调节单个神经元和大脑回路长达一年或更长时间,并且几乎没有免疫反应。此外,Lieber的电子设备还具有“鼓励”神经元迁移的宝贵功能,可以潜在地将新生神经元引导至受损区域,例如中风引起的脑部损害。根据研究人员的说法,这意味着该技术最终可以跟踪特定神经元的通信方式,从而产生更清晰,更准确的大脑通信网络图。有了更高的分辨率目标,未来的电极就可以以更高的精度工作,从而消除了不必要的副作用。此外,帕特尔说,他们可以调整以治疗任何神经系统疾病。 Lieber和Patel期望下一步将是具有高密度记录和刺激电极的高柔性网状探针,该电极可以连接到用于无缝“神经电子系统”的成熟的基于硅的处理器芯片。 “,甚至可以治疗脑部疾病,例如阿尔茨海默氏病。

来源:《Nature Biotechnology》他们说,在那之后,自适应电极可以更好地控制假肢的四肢,甚至踝部,并且随着时间的流逝,它可以作为神经替代品,代替受损的电路。网络并根据实时反馈进行重新校准。利伯说:“如果您能够以精确而长期的方式进行互动并提供反馈,那么您就可以与大脑进行真正的交流,就像在大脑内部进行交流一样。”网格电子学中仍然有几个主要领域。需要克服的挑战是:增加植入电极的数量,处理由植入电极传输的海量数据流,并将信息反馈到系统中以进行实时校准。利伯说:“我经常开玩笑说我这样做是因为我的记忆力比以前差了一点。这是自然的衰老现象。但这一定是不可避免的?如何找到治愈方法呢?”帕特尔说:“这项技术的潜力是巨大的。在我看来,它还处于起步阶段,就像晶体管和无线通信出现之前一样。”本文转载自:中国生物技术网

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纵观整个历史,跨域技术融合的发展已周期性地达到临界点,这导致了诸如艾伦(Allen)脑图和人类基因组计划等技术的飞速发展。最近,来自哈佛医学院和麻萨诸塞州总医院的两位科学家Charles M. Lieber在《Nature Biotechnology》发表的一项名为“大脑中的精密电子医学”的研究中,Shaun Patel认为神经技术目前处于力量崛起的最前沿。图片来源:《Nature Biotechnology》科学家现在可以识别大脑中决策,学习和情感产生的区域,但是跟踪特定神经元的行为仍然是一个挑战。这意味着当大脑的复杂回路由于成瘾,阿尔茨海默氏病甚至自然衰老等精神问题而纠缠或退化时,医生只有两种选择:药物或植入电极。这两种方法都可能对大脑产生意想不到的效果。在某些情况下,副作用可能更严重。虽然深度脑刺激的作用是瞬时的,但随着时间的流逝,大脑的免疫系统会将硬质植入物视为异物,而神经免疫细胞(神经胶质细胞)将吞噬感知到的入侵者,取代甚至杀死它们。死亡的神经元会降低设备维持治疗的能力。 Lieber和Patel认为,当前的技术只是权宜之计。他们在论文中写道:“研究进展集中在神经系统和电子设备之间的接口上。该领域的研究有助于实现用于细胞水平靶向治疗的植入物。个性化的电子疗法将为神经退行性疾病和神经精神疾病提供新的治疗方式,有力地控制假肢在退行性疾病,创伤和截肢中的功能恢复,甚至增强人类的认知能力。通常,我们相信类似组织中电子技术的发展将使微创设备能够建立稳定的长期细胞神经接口,并为慢性神经系统疾病提供长期治疗。为了实现这一目标,Lieber的实验室设计了一种更小,更灵活的大脑电子植入物,该植入物可以随脑组织移动而不会被视为异物。这种网状电子设备可以模拟真实神经元的大小,形状和感觉,可以记录,跟踪和调节单个神经元和大脑回路长达一年甚至更长的时间,并且几乎不会引起免疫反应。此外,Lieber的电子设备已被证明具有其自身的宝贵功能,它可以“鼓励”神经元迁移,潜在地将新生神经元引导至受损区域,例如中风引起的脑部损害。研究人员说,这意味着该技术最终可以追踪特定的神经元亚型。通讯方式可以更清晰,更准确地描述大脑通讯网络。有了更高的分辨率目标,未来的电极就可以以更高的精度工作,从而消除了不必要的副作用。而且,帕特尔赛义德说,他们可以进行调整,以治疗任何神经疾病。Lieber和Patel期望下一步将是具有高密度记录和刺激电极的高柔性网状探针,该电极可以连接到用于无缝“神经电子系统”的成熟的基于硅的处理器芯片。 “,甚至可以治疗脑部疾病,例如阿尔茨海默氏病。

来源:《Nature Biotechnology》他们说,在那之后,自适应电极可以更好地控制假肢的四肢,甚至踝部,并且随着时间的流逝,它可以作为神经替代品,代替受损的电路。网络并根据实时反馈进行重新校准。利伯说:“如果您能够以精确而长期的方式进行互动并提供反馈,那么您就可以与大脑进行真正的交流,就像在大脑内部进行交流一样。”网格电子学中仍然有几个主要领域。需要克服的挑战是:增加植入电极的数量,处理由植入电极传输的海量数据流,并将信息反馈到系统中以进行实时校准。利伯说:“我经常开玩笑说我这样做是因为我的记忆力比以前差了一点。这是自然的衰老现象。但这一定是不可避免的?如何找到治愈方法呢?”帕特尔说:“这项技术的潜力是巨大的。在我看来,它还处于起步阶段,就像晶体管和无线通信出现之前一样。”本文转载自:中国生物技术网

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