在科技界的最新突破中,一种全新的脑机接口技术路线被公布,这项技术由Neuralink前联合创始人Max Hodak领导的Science公司研发。Hodak,这位与马斯克有过合作纷争的科学家,如今正带领他的团队探索一种与传统电极方案截然不同的脑机接口。
Science公司所研发的技术被称为“生物混合探针技术”。这种技术首先在体外培养神经元,随后将这些神经元嵌入电子设备中,并植入大脑,形成全新的生物连接。这种方法不仅能够获取更丰富的神经活动信息,而且不会对大脑造成损伤。
研究团队详细解释了这种技术的原理。他们指出,传统的电极方案在神经元尺度上具有一定的破坏性,即使电极较小,但当数量达到一定程度时,就需要在通道数和大脑损伤之间进行权衡。而生物混合架构则利用神经元非破坏性连接的自然能力,在不损害大脑的情况下进行整合。
具体来说,这种生物混合探针技术将人工培育的神经元植入大脑,电子元器件再与这些人工神经元连接。在嵌入式神经元的两侧,有数十万个microLED和电极分别负责刺激和记录神经元的活动。通过这种方式,人们可以以一种稳定的方式读取和写入神经元信息。
研究团队还展示了在小鼠身上的实验结果。他们利用光刻技术制备了含有微孔阵列支架的生物混合植入物,每个植入物含有约11.8万个微孔,装载了从胎期小鼠皮层中分离出的神经元。移植3周后,他们发现约52%的微孔中含有表达荧光蛋白的神经元,这些神经元向皮层内投射复杂突起,并表现出自发的钙活动。
为了评估移植神经元的功能整合情况,研究团队设计了一项光遗传刺激任务。他们训练小鼠通过启动不同的触碰端口来报告是否接收到移植神经元的光刺激,以获得饮水奖赏。结果显示,9只接受移植的小鼠中有5只在3周内达到了标准,与阳性对照组小鼠的学习曲线和所需训练天数无显著差异。
这一实验结果初步证明了,通过Science公司设计的脑机接口结构,小鼠大脑成功地接收到了人类用光照传递的信号,并据此做出了行动。这一发现加强了这种新型脑机接口技术的可能性。
然而,尽管这种思路可行,但距离在人类中实现应用还有很长的路要走。研究团队指出,这种路线可能会引发排异问题。虽然大脑不把这种植入的活体神经元当做异类,但免疫系统可能会产生反应。一种可能的解决方案是利用被植入者自身的细胞来培养用于植入的神经元,但这意味着高昂的经济和时间成本,无法实现大规模生产。
Science公司的联合创始人Alan Mardinly和Yifan Kong分别负责细胞生产和集成电路设计及设备制造。他们表示,尽管这种脑机接口技术目前仍处于成熟度较低的阶段,但它拥有广阔的前景。Science公司正在进行相关文书的准备,以期获得欧盟CE认证,并继续推进这一长期项目。