透明植入物可以從大腦表面讀取深層神經活動。圖片來源：加州大學圣迭戈分校雅各布斯工程學院

美國加州大學圣迭戈分校的研究人員開發出一種神經植入物。將其放置在大腦表面時，它可以讀取大腦內部深處的活動信息。該技術在轉基因小鼠身上進行的測試表明，研究人員離建立微創腦機接口又近了一步。這一研究發表在11日的《自然·納米技術》雜志上。

新開發的神經植入物克服了目前技術的局限性。它由一條薄而透明的柔性聚合物條組成，并貼合于大腦表面。其中嵌入了由微小的圓形石墨烯電極組成的高密度陣列。每個電極的直徑為20微米，由一根微米細的石墨烯導線連接到電路板上。

在轉基因小鼠的測試中，這種植入物使研究人員能夠同時捕捉到兩種類型的神經活動，即電活動和鈣活動的高分辨率信息。將植入物放置在大腦表面時，植入物記錄了外層神經元的電信號。

與此同時，研究人員使用雙光子顯微鏡向植入物發射激光，以成像位于大腦表面下250微米深處的神經元鈣熒光信號尖峰。他們發現，表面電信號與更深層的鈣熒光信號尖峰之間存在相關性。這種相關性使研究人員能夠使用表面電信號來訓練神經網絡，以預測不同深度的鈣活動，包括多個和單個神經元的活動。

此前，對鈣熒光信號尖峰進行成像時，受試者的頭部必須在顯微鏡下固定。且這些實驗一次只能持續一兩個小時。現在能夠根據電信號預測鈣活動，克服了這種局限性，從而可以進行更長時間的實驗。

研究人員表示，這項技術的成功歸功于透明度和高電極密度與機器學習方法相結合。高密度嵌入的新一代透明石墨烯電極可以更高空間分辨率采樣神經活動，結合機器學習，使從表面信號預測深層神經活動成為可能。