科学家开发新型传感器 以前所未有的细节记录大脑活动

科学家们已经开发出一种先进的新型大脑传感器，有望将癌症和癫痫治疗的安全性和效率提升到新的高度。这种突破性的设备能够以破纪录的分辨率记录大脑表面的电信号，这可以帮助神经外科医生更好地区分健康和病变组织，同时也加深了我们对人类大脑功能的理解。

这个全新的设备是加州大学圣迭戈分校的工程师们的杰作，也就是所谓的皮质脑电图（ECoG）传感器。这些传感器在手术过程中通常被放置在暴露的大脑皮层上，以记录发出的电信号，并显示出大脑组织的哪些区域是活跃的。这反过来可以使神经外科医生安全地切除脑肿瘤或癫痫发作起源的组织部分，而不触及健康组织。

因此，能够更精确地做到这一点将改善对健康的、有功能的脑组织的保护，而这正是加州大学圣迭戈分校研究人员正在追求的目标。今天使用的ECoG设备大多由16到64个传感器组成，尽管一些研究级别的例子可以包括多达256个。加州大学圣迭戈分校的团队通过一些关键的工程突破，能够生产具有1024个或2048个传感器的ECoG网格。

临床上批准的ECoG网格的特点是传感器间隔一厘米（0.4英寸），以避免它们之间的干扰问题。该团队通过使用纳米级的铂金棒，能够生产出密度大得多的网格，这比目前使用的扁平铂金传感器提供了更大的感应表面积，并允许在每个单位面积上放置100个传感器，而不是一个，或100倍的空间分辨率。

这些棒子被放置在一种叫做对聚对二甲苯的柔性生物相容性材料上，间隔一毫米，由此产生的传感器网格的厚度只有今天使用的网格的1/100左右，约10微米厚，或约为人类头发大小的十分之一。这种薄度和灵活性使传感器网格能够在微妙的运动中更好地附着在大脑上，例如由心跳驱动的运动，从而使连接更紧密，读数更清晰。

科学家们通过一系列实验证明了他们的新传感器网格的能力，其中包括使用1024个传感器版本直接记录19名接受手术的病人的脑组织信号。他们还用这些传感器绘制了四个不同受试者在运动任务中的大脑关键区域，还首次用它们绘制了老鼠大脑的皮质柱，这在以前只能用针和电刺激来实现。

为了给耐药性癫痫和脑肿瘤患者提供新的选择，研究人员现在正在努力争取该技术的临床批准。他们前进的目标之一是开发一个无线版本，一次可使用30天。此外，科学家们希望这项技术能够通过在执行某些任务时解释大脑的电信号来进一步了解大脑如何工作。

监测和解释这些脑电波是一个高度活跃的研究领域，可能会产生广泛的影响，从实现对假肢的精神控制，到治疗记忆丧失，再到无需智能手机即可与数字世界互动。该团队通过使用传感器监测与手指感觉和手抓握相关的大脑活动来探索这一点。

该研究发表在《科学转化医学》杂志上。