你沒看錯(cuò)，在大腦中也能植入電極了！

出品：科普中國

作者: 石霧遙

監(jiān)制：中國科普博覽

你能想象嗎？在未來，只需要輕輕一針，就能在腦內(nèi)植入電極，外加一些醫(yī)療手段的協(xié)助，就能為神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者解決困擾生活的病癥。

這個(gè)看似遙遠(yuǎn)的設(shè)想，可能離成功又進(jìn)了一步。在最近發(fā)表的《科學(xué)》期刊上，科學(xué)家們成功實(shí)現(xiàn)了在生物體的腦袋中植入電極，讓人們再一次看到了科技改變生活的希望！

大腦

（圖片來源：Veer圖庫）

如何實(shí)現(xiàn)在腦中植入電極？

那么，科學(xué)家們是怎么實(shí)現(xiàn)在生物體內(nèi)定位安裝導(dǎo)電電極的呢？

科學(xué)家們配制了一種多組分的混合物凝膠，混合物中均為無毒的成分。當(dāng)混合物凝膠注射入體內(nèi)后，體內(nèi)神經(jīng)組織周圍的內(nèi)源酶會催化混合物中的前體發(fā)生一系列氧化聚合交聯(lián)反應(yīng)，生成離子-電子混合導(dǎo)電聚合物，最終形成在生物體內(nèi)長期穩(wěn)定的均勻軟電極。

電極形成過程

（圖片來源：參考文獻(xiàn)1）

科學(xué)家將這種凝膠注入到斑馬魚的腦袋、尾鰭、心臟和水蛭神經(jīng)組織的周圍，發(fā)現(xiàn)在生物體內(nèi)，凝膠接觸到身體中的天然分子后，自身結(jié)構(gòu)的改變造成在體內(nèi)產(chǎn)生導(dǎo)電性。這種電極不會對生物體的組織產(chǎn)生傷害，也不會引起機(jī)體的免疫排斥反應(yīng)。

簡單地說，就是科學(xué)家們研究出了一種既對生物體無害，生物體也不排斥的凝膠。這種凝膠進(jìn)入生物體內(nèi)之后，可以通過結(jié)構(gòu)的改變產(chǎn)生導(dǎo)電性。

該方法成功將導(dǎo)電材料定位到了生物體內(nèi)特定的神經(jīng)組織周圍，為神經(jīng)刺激創(chuàng)造了適合的交互界面。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，在生物體內(nèi)創(chuàng)造出集成電子電路是完全可能的！

生物體內(nèi)形成電極

（圖片來源：參考文獻(xiàn)1）

在身體中還能植入哪些“高科技”

除了在神經(jīng)附近植入電極，人體內(nèi)還有其他能夠植入的“高科技”，為有需要的人群們帶來福音。

神經(jīng)植入物

為了緩解神經(jīng)功能性障礙為人體帶來的不便，美國國防部和美國國立衛(wèi)生研究院投入了大量的資金進(jìn)行神經(jīng)植入物的研究。

神經(jīng)植入物是一種可以與人體內(nèi)的神經(jīng)元相互作用，感應(yīng)神經(jīng)元的特殊裝置。當(dāng)我們發(fā)生思考或記憶等行為時(shí)，我們大腦內(nèi)的神經(jīng)元便會被激活，發(fā)射出可以被植入記錄的脈沖電波。

因此，植入的裝置可以很好地記錄腦內(nèi)神經(jīng)的具體活動?；诖耍憧蓪?shí)現(xiàn)對于神經(jīng)系統(tǒng)的外界操控。通過此技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)記憶的改善，減少腦部神經(jīng)功能障礙等。

大腦記憶

（圖片來源：Veer圖庫）

人工心臟

心臟是保證人活著的動力，心臟一旦病變，會直接影響人的生存。幸好有磁懸浮人工心臟，為更多心臟病患者帶來了希望。

人工心臟類似于戴在腰間的擴(kuò)音器，厚度不到3厘米，直徑也只有5厘米，重量不足半斤，十分便攜。人工心臟的工作原理涉及到永磁鐵和電磁鐵的特性，通過兩者的有效調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)血泵體積的降低。此外，研究者成功讓人工心臟與體內(nèi)血液相容，從而解決了體外排斥及血栓問題。

不過，有一點(diǎn)特別要注意。人工心臟是需要時(shí)刻保證有電量的，一旦斷電便會對人生命造成危險(xiǎn)，因此要保證日常生活中不能斷電。

心臟

（圖片來源：Veer圖庫）

結(jié)語

現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，幫助我們實(shí)現(xiàn)了很多看似天馬行空的設(shè)想，也幫助苦受病癥折磨的人們看到新的希望。相信隨著科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，植入人體的“高科技”將會具有更穩(wěn)定、更強(qiáng)大的功能，能夠真正惠及人類，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)科技改變生活。

參考文獻(xiàn)：

[1] Strakosas, Xenofon; Biesmans, Hanne; Abrahamsson, Tobias; et al. Metabolite-induced in vivo fabrication of substrate-free organic bioelectronics. Science, 2023, 379, 6634, 795-802.

[2] 方思源. 離心式磁懸浮心臟泵支承特性研究[D]. 武漢理工大學(xué), 2012.

[3] 楊丹，等. 植入式神經(jīng)微電極. 材料導(dǎo)報(bào). 2020,34(01).

編輯：郭雅欣