該裝置可以貼合腦部形狀，更好地記錄腦電活動情況,。



大腦圖譜：一個超薄電極微陣列植入到了貓腦中(上圖),，使得人們獲取數(shù)據(jù)的能力遠(yuǎn)強于以前。該電極陣列十分柔韌,，即使是再纖細(xì)的物體,，它也可以折疊纏繞其上，讓人們可以將它方便地嵌入并良好地覆蓋在非平整表面上(下圖),。

一種新型植入裝置超薄超柔韌,，并且設(shè)置有傳感器,，它可以記錄癲癇發(fā)作中大腦突發(fā)的強烈腦電活動，分辨精度是先前所能達(dá)到的近50倍,。這樣的細(xì)致程度會變革癲癇治療方法,，讓人們用低侵入性手段就能檢測和治療癲癇。它還可以讓人們擁有前所未有的能力,，對大腦功能和腦機(jī)接口效果有更深的理解,。

就那些對藥物治療沒有反應(yīng)的癲癇患者來說，神經(jīng)學(xué)家通常會嘗試尋找定位大腦中癲癇發(fā)作的原發(fā)區(qū)域,，這樣他們就可以把該區(qū)域手術(shù)移除,。因而，醫(yī)生會移開一部分頭骨,，將一個大體積的傳感器陣列安置在患者額葉皮層的表面,。

賓夕法尼亞大學(xué)(University of Pennsylvania)的一位癲癇病專家、生物工程學(xué)家布萊恩·里特(Brian Litt)說：“自從20世紀(jì)50年代或60年代開始,，這些臨床裝置就沒有過太多改變,。” 里特是領(lǐng)銜這項新研究的科學(xué)家之一。因為這些裝置必須要給每個電極配置電線,，所以留下的空間只夠容納不到100個電極,，而且產(chǎn)生的腦電活動照片分辨率也很低。里特說：“這就好像,，在曼哈頓上空從一架直升機(jī)里懸吊下僅僅一支麥克風(fēng),，然后試圖去將音量放大聽明白某個人群在討論些什么事情。”

目前的技術(shù)停滯不前,，只能制作每平方厘米大約8個傳感器的傳感器陣列;而里特與伊利諾伊大學(xué)厄巴納香檳分校(University of Illinois Urbana-Champaign)的一位材料科學(xué)及工程學(xué)教授約翰·羅杰士(John Rogers)合作,，研發(fā)出一種新型陣列。該陣列可以在同樣大小的空間里容納360個傳感器,。為了創(chuàng)造一種密集容納傳感器的小巧裝置,，羅杰士將電子元件和硅晶體管整合進(jìn)入陣列本身，大幅降低了配線數(shù)量,。

里特說：“這種新型裝置更像是360支麥克風(fēng)組成的陣列,，從直升機(jī)上懸吊下來更接近地面，可以對更小的區(qū)域進(jìn)行音量放大而記錄：街角的幾個人在說些什么,，郵箱旁邊的幾個人又在說些什么,。這項新技術(shù)會是理解大腦功能網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，甚至還會是治療并可能治愈某些疾病的關(guān)鍵,。”

里特,、羅杰士和研究生喬納森·維溫迪(Jonathan Viventi )在一只癲癇貓中對該裝置進(jìn)行了首次試驗。維溫迪現(xiàn)在是紐約大學(xué)的助理教授,，研究轉(zhuǎn)化神經(jīng)工程學(xué),。他們觀察到一些引人注目的現(xiàn)象：一股強烈的腦電活動,，看起來就像是自傳播的螺旋波。這種模式只在分辨率極高的記錄條件下才可以清楚看到,，它與在心室纖維性顫動(ventricular fibrillation)時心肌中觀察到的模式極其相似,，而心室纖維性顫動會危及生命。

里特說,，人們傳統(tǒng)上認(rèn)為,，大腦的很大一部分區(qū)域都是癲癇發(fā)作的原由。其實并非如此,，癲癇發(fā)作似乎源自于面積十分小的大腦區(qū)域組成的集群,，或者說皮層中的“微區(qū)”。該研究最近在線發(fā)表在《自然神經(jīng)科學(xué)》(Nature Neuroscience)上,。




失控：正如該新款電極密集型植入裝置所檢測到的,，癲癇發(fā)作的貓表現(xiàn)出一種前所未見的螺旋波狀腦電活動(如上圖所示)。

紐約州奧爾巴尼市(Albany)瓦茲沃斯中心(Wadsworth Center)的一位腦機(jī)接口研究員格文·沙爾克(Gerwin Schalk)說：“這真是了不起,，我被這項技術(shù)成就以及那些強有力的重要實驗結(jié)果給震驚了,。對于基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)和轉(zhuǎn)化型研究來說,，它將發(fā)揮巨大價值,。” 沙爾克指出，如果該技術(shù)證明在人類中也適用,，那么它會為各類研究——從診斷學(xué)到腦機(jī)接口裝置——打開一扇大門,，大量機(jī)遇會隨之而來。

該裝置還可以讓人們進(jìn)行低侵入性試驗和治療,。里特說,，人們不用再大面積切開頭骨去放置監(jiān)測裝置，因為該新型植入裝置讓外科醫(yī)生只需在頭骨上鉆一個小孔,，然后通過小孔將纖細(xì)的卷狀傳感器陣列滑入頭骨內(nèi)部,，接著再將其在大腦表面展開。并且,，人們可能不用再移除高爾夫球大小的大腦區(qū)域,，而是只需要移除那些微區(qū)，同時保持皮層其余區(qū)域完好,。

當(dāng)下研究中使用的裝置為1平方厘米大小,，要是用于人類，研究人員需要將其擴(kuò)大,，達(dá)到大約8平方厘米大小,。一家名為MC10的新創(chuàng)公司將致力于將其擴(kuò)大，并做量產(chǎn)準(zhǔn)備,。

里特和羅杰士現(xiàn)正在努力研發(fā)一種帶有刺激器的植入裝置,，嵌入在那些傳感器旁邊,。如果他們能夠研發(fā)出一種裝置，不僅可以檢測癲癇發(fā)作癥狀,，還可以快速進(jìn)行電刺激來平息癲癇發(fā)作,，那么這項研究的臨床意義就非常巨大。羅杰士說：“這不僅僅是一個研究工具,。它在臨床環(huán)境下還有著明確的應(yīng)用方式,。這是一款功能無與倫比的生物整合型電子器件，實踐一下就知效果如何,。”