
南韓科學技術院(KAIST) 26日宣布,該院的鄭在雄(정재웅)教授的研究團隊和延世大學醫學院金正勳(김정훈)教授的研究團隊共同研發出了,使用智能手機就能控制腦神經回路的“腦植入型無線光遺傳學裝置。
它不用專門更換電池,使用智能手機就能為其充電并能遙控移植進活體的裝置。 今後它可以廣泛應用于腦植入裝置、人工心髒起搏器和胃刺激器等多種活體植入裝置。
所謂的‘光遺傳學’就是可以利用光來選擇性地精密控制特定的神經元,是以它作為一種用于查明腦功能和治療各種腦部疾病的技術,在腦科學和神經科學領域備受關注。
KAIST鄭在雄教授
傳統的光遺傳學方法采用的是,通過與外部裝置相連的光纖,向神經元傳遞光的方法,這種有線的控制方式不僅限制了動物的自由活動,而且很難适用于長期的腦部研究。而最近開發的無線裝置需要周期性更換電池,并從外部裝置得到無線供電,是以在方向和距離上存在着局限性。
研究團隊研發的“腦活體植入型裝置”重量隻有1.4克,安裝有能進行無線通訊的超微LED,可以實作電池的無線充電和對于裝置的無線控制。這個裝置結合了由小型電池內建的無線通信電路和藍牙晶片,即使在自由運動的狀态下,也能對電池進行無線充電。研究團隊介紹說,由于通過智能手機應用程式就可以控制所植入的裝置,是以可以長期在活體内進行操作。為了防止被植入活體的周圍組織的損傷,特别采用了柔軟的活體适合性材料來對裝置進行了包裹。
延世大學金正勳教授
研究團隊将該裝置植入實驗用老鼠的大腦中,并成功确認了在自由移動的狀态下,電池會自動進行無線充電。同時,通過對在中毒性藥物可卡因作用下反複暴露的老鼠的特定腦部位進行光傳達,成功抑制了可卡因引起的行動敏感化反應。
研究團隊計劃繼續推進該裝置的小型化研究,使其适用于人體。
主導此次研究的鄭在雄教授表示,他們研發出的裝置在體内移植狀态下可以進行無線充電,是以不需要為了更換電池而進行追加手術,可以長期使用。并稱,該技術不僅可以用于腦移植用裝置,在人工心髒起搏器,胃刺激器等多種活體植入用裝置中,都可以普遍使用。
該項研究成果刊登在國際學術雜志“自然通訊”(22日版)上。