哺乳動(dòng)物的大腦是人體中最復(fù)雜的器官，能夠同時(shí)處理數(shù)千種刺激，以分析模式，預(yù)測(cè)變化并產(chǎn)生高度測(cè)量的作用。大腦在幾分之一秒之內(nèi)如何完成所有這些工作仍然是未知的。

可以在個(gè)體神經(jīng)元水平上探測(cè)大腦的植入物尚未廣泛用于研究人員。在日常情況下身體運(yùn)動(dòng)時(shí)研究神經(jīng)元活動(dòng)變得更加困難，因?yàn)楸O(jiān)視設(shè)備通常需要將研究參與者連接到控制站的電線。

亞利桑那大學(xué)，喬治華盛頓大學(xué)和西北大學(xué)的研究人員創(chuàng)建了一種超小型，無(wú)線，無(wú)電池的設(shè)備，該設(shè)備使用光來(lái)記錄單個(gè)神經(jīng)元，以便神經(jīng)科學(xué)家可以看到大腦的工作方式。該技術(shù)在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上的一項(xiàng)研究中進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

“作為生物醫(yī)學(xué)工程師，我們正在與神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的合作者合作，以改善工具以更好地理解大腦，特別是當(dāng)我們穿越周?chē)氖澜鐣r(shí)，這些個(gè)體神經(jīng)元-大腦的組成部分-會(huì)如何相互作用。”主要研究作者亞歷克斯·伯頓(Alex Burton)說(shuō)，他是亞利桑那大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程博士學(xué)位的學(xué)生，也是古特魯夫?qū)嶒?yàn)室的成員。

該過(guò)程首先涉及用一種染料著色特定的神經(jīng)元，該染料的亮度取決于活性。然后，該設(shè)備將光照射到染料上，使神經(jīng)元的生化過(guò)程可見(jiàn)。該設(shè)備使用僅比人類(lèi)頭發(fā)稍寬的探針捕獲變化，然后直接讀取神經(jīng)元活動(dòng)的信息，并將信息無(wú)線傳輸給研究人員。

伯頓說(shuō)：“該設(shè)備比單個(gè)M&M小，重量只有其二十分之一。”

該設(shè)備可以很小，甚至可以像一張紙一樣靈活，因?yàn)樗恍枰姵?。它從設(shè)備上的微型天線收集的外部振蕩磁場(chǎng)中收集能量。這使研究人員無(wú)需使用限制性設(shè)備即可研究大腦活動(dòng)，并為神經(jīng)科學(xué)家提供了一個(gè)了解大腦基礎(chǔ)機(jī)制的平臺(tái)。

研究高級(jí)作者菲利普·古特魯夫(Philipp Gutruf)說(shuō)：“在創(chuàng)建設(shè)備時(shí)，我們使用了易于獲得且價(jià)格便宜的材料和方法，以使科學(xué)界能夠?qū)υ摴ぞ哌M(jìn)行大規(guī)模調(diào)整。”生物醫(yī)學(xué)工程系的成員，也是該大學(xué)BIO5研究所的成員。“我們希望這項(xiàng)技術(shù)能夠在對(duì)抗神經(jīng)退行性疾病(例如阿爾茨海默氏癥和帕金森氏癥)方面有所作為，并為諸如疼痛，成癮和抑郁癥等生物學(xué)機(jī)制提供啟發(fā)。”