Inbrain 的石墨烯晶片是一項很有前途的新技術,有可能改善腦部手術和神經系統治療。
Mrigakshi Dixit
基于 INBRAIN 石墨烯的高分辨率皮質腦接口。
已經設計了一種新型的大腦植入物,它既可以讀取信号,又可以刺激大腦沖動。這是巴塞羅那初創公司 Inbrain Neuroelectronics 的一項新技術的承諾。他們的腦機接口 (BCI) 使用一種叫做石墨烯的特殊材料來建立與大腦的高分辨率接口。
石墨烯形成一種二維材料,它隻有一個原子厚,但比鋼更堅韌。該材料由排列成蜂窩狀晶格的碳原子組成。這些卓越的特性使其成為下一代大腦接口進步的遊戲規則改變者。
該公司表示,這種大腦植入物可以顯着使帕金森病患者受益。據 IEEE Spectrum 稱,這家健康科技公司已準備好在不久的将來進行首次人體測試。
Inbrain 的石墨烯晶片
BCI 技術充當大腦和外部裝置(如計算機)之間的橋梁。通過記錄和解釋大腦信号,BCI 為醫學診斷、語言障礙者的交流,甚至控制機器人肢體等外部裝置打開了大門。
Inbrain 網站提到,世界上大約 30% 的人口受到神經疾病的影響。這種創新的 BCI 工具旨在為帕金森病和潛在的其他神經系統疾病患者提供治療益處。
Inbrain 的首席執行官 Carolina Aguilar 指出了傳統金屬 BCI 的一個問題。這些金屬會經曆一種稱為“法拉第反應”的現象,這會導緻電信号被打亂,進而難以将資訊發送回大腦。他們的新石墨烯技術避免了這個問題。
該公司使用标準半導體技術在晶圓上制造晶片,使其保持 10 微米的超薄。該晶片嵌入了 25 至 300 微米的微小石墨烯特征(不是量子點),可實作高分辨率的大腦信号讀取和刺激。
有趣的是,新的石墨烯器件能夠“在不産生法拉第反應的情況下注入 200 倍的電荷”。這為腦部治療的“超過數百萬次刺激脈沖”提供了穩定性。
腦機接口 (BCI)
首次人體測試
Inbrain 晶片的首次人體測試将在曼徹斯特大學進行。該晶片将在腦惡性良性腫瘤手術中使用,以幫助外科醫生以高微米精度識别癌組織。這将使外科醫生能夠切除惡性良性腫瘤,同時保留健康的大腦區域以進行适當的言語和認知。
“晶片在惡性良性腫瘤切除過程中被定位,是以它可以以非常高的分辨率讀取信号,告訴外科醫生哪裡有惡性良性腫瘤,哪裡沒有惡性良性腫瘤,”Aguilar 告訴 IEEE Spectrum。
Aguilar 解釋了他們選擇進行首次人體試驗的方法,并表示這是證明石墨烯對人類使用安全的快速方法。
在人體試驗之前,新的石墨烯晶片在動物身上經過了嚴格的生物相容性測試。這些早期的研究為安全的人體檢測鋪平了道路。
盡管曼徹斯特的研究側重于腦惡性良性腫瘤手術,但 Inbrain 的革命性晶片最終可能用于治療帕金森氏症。
為此,該晶片将被更新為在大腦中控制運動的部分(稱為黑質紋狀體通路)中工作。據報道,它将能夠破譯大腦的動作信号,例如邁步或舉起手臂(類似于現有的 BCI)。此外,其微米級精度使其能夠捕捉到帕金森氏症的迹象,例如顫抖、僵硬和行走問題。