腦科學與神經科學如何相互促進?神經調節技術，讓你産生原本不存在的感覺；一種納米材料，能讓你“看見”聲音；一根柔若無骨的“針”，卻能自動進入大腦深部，實現人機互聯……這些并不是科幻小說中天馬行空的想象，我來為大家科普一下關于腦科學與神經科學如何相互促進?以下内容希望對你有幫助!

腦科學與神經科學如何相互促進

神經調節技術，讓你産生原本不存在的感覺；一種納米材料，能讓你“看見”聲音；一根柔若無骨的“針”，卻能自動進入大腦深部，實現人機互聯……這些并不是科幻小說中天馬行空的想象。

近日，在天橋腦科學研究院與《科學》雜志聯合舉辦的一場在線會議上，來自世界各地的6位腦科學研究領域的頂級科學家介紹了神經調節與腦機接口技術最前沿的進展。

來自加利福尼亞大學戴維斯分校電子與計算機工程學系教授Weijian Yang，講述了利用先進光學技術監測和調節神經元活動方面的研究進展。

神經元集群是指在時間和空間上發生共激活的一組神經元，集群間的協調活動是大腦認知與行為的基礎。Yang的主要研究内容就是利用光學手段在神經元集群水平上進行神經調控。他發現，激發神經元集群中特殊的神經元，能夠改變動物的行為。

聲波在腦科學研究中也有着無限潛力。來自加州理工學院化學工程專業的Mikhail Shapiro教授講述了他們在超聲方面的探索。

“相比于光，聲波和磁場對組織有更好的穿透力，适用于對更大型的動物乃至人類進行研究。根據神經血管耦合原理，通過超聲檢測微血管血流動力學變化，可間接測出神經元的活動變化。”Shapiro介紹了一項實驗：在大猩猩頭部放置的超聲探頭可通過檢測血流動力學改變測得神經元的活動變化，這種超聲信号在大猩猩做出行為反應之前就已能預測它們的活動意圖，這種技術為開發無創腦機接口提供了可能。

另外，科學家們已經觀察到，“聚焦超聲”具有神經調節作用，這種作用是無創、非侵入性的。基于此，Shapiro的團隊提出了聲學靶向化學遺傳學概念，通過聲-光遺傳學的技術，聚焦超聲在腦局域中産生的光學信号可以對大腦進行“掃描”，紅外激發信号能進行無創神經調控。未來，他們将在材料開發上進一步深入研究，希望對動物、乃至人的非侵入性神經調控成為可能。

天橋腦科學研究院研究員、中國科學院上海微系統與信息技術研究所研究員陶虎教授介紹了在腦機接口設計方面的新進展。他指出，合格的腦機接口應做到高通量、低創傷、在體内穩定。基于這些原則，他們的團隊使用提取出的蠶絲蛋白作為腦機接口材料的基礎，命名為“Silktrode“。

陶虎進一步表示，該材料能夠在極薄而柔性的層面上集成幾百上千個電極，在小鼠身上進行的長期試驗證明了它的穩定性。此外，利用蠶絲蛋白包裹的柔性電極能實現無需導針的微創植入，在植入過程中能自動躲避血管，避免損傷。他期望在不久的将來，這項技術能應用于肌萎縮側索硬化症病人，或許能通過腦機接口使患者控制機械臂運動或發出語音。

來自蘇黎世聯邦理工學院衛生科學與技術學院教授Stanisa Raspopovic介紹了用于神經康複的腦機接口技術的最新進展。

中風、糖尿病、脊髓損傷等疾病往往會帶來嚴重後遺症，如肢體活動障礙、吞咽困難、疼痛、感覺障礙等。在神經調控技術協助康複的方向上，Raspopovic介紹了幾個頗為令人興奮的解決方案，其中之一就是感覺神經假體。

他說，科學家可以在假肢上增加傳感器，并将電極置入神經殘端，傳感器接受的外界信号通過神經殘端進入大腦，讓大腦可以協調步态活動，在實際試驗中，失去單側肢體的患者能精準地定位到假肢上的哪個部位受到了刺激，“仿佛假肢是他身體的一部分。”Raspopovic說。

同時，糖尿病周圍神經病變常常伴随感覺缺失，患者無法感覺到皮膚上的機械刺激，即使是“鞋子裡的一塊石頭”都有可能發展為巨大潰瘍，甚至發生感染、導緻截肢。Raspopovic團隊提出一套解決方案，通過襪子上的傳感器将壓力信号傳導至近端神經、進入大腦，使患者重拾壓力覺、痛覺，從而能更好地照顧自己。

“不過，這些研究都還有許多現實問題需要解決，如電極放置仍是侵入性的，如何減少手術損傷？電極産生的異物反應如何解決？這些都是在未來需要解決的問題。”Raspopovic總結道，服務于臨床的神經技術将推動更健康的老齡化社會發展，使每一個人都能享受有意義的生活。

德國弗萊堡大學醫學中心神經外科教授Carola Haas則介紹，大腦的海馬區有着重要的功能，傳統的高頻深部電刺激對海馬區可能造成一定的副作用如抑郁、記憶障礙等。而利用低頻電刺激可以用來治療颞葉内側癫痫，與高頻電刺激相比，可以讓大腦注入的電流更小，這一發現在未來可能成為臨床上更有效、安全的癫痫治療方案。

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