突破为下一代视觉植入物铺平了道路

来自瑞典查尔姆斯理工大学、弗莱堡大学和荷兰神经科学研究所的一组研究人员发明了一种非常小的植入物，其电极大小与单个神经元相当，并且能够长时间保持在体内完好无损——这种独特的组合为未来盲人视力植入物带来了希望。

通常，当一个人失明时，眼睛的一部分或部分会受损，但大脑中的视觉皮层仍在运作并等待输入。当考虑通过大脑刺激来恢复视力时，需要将数千个电极放入植入物中，以积累足够的图像信息。通过植入物将电脉冲发送到大脑的视觉皮层，可以创建图像，每个电极代表一个像素。

“这幅图像并不是视力正常的人所看到的世界。电脉冲产生的图像就像高速公路上的矩阵板，一片的空间，一些点会根据你得到的信息而亮起。&luo;馈入&ruo;其中的电极越多，图像就越好，”该项目技术开发部分的负责人、瑞典查尔姆斯理工大学生物电子学教授玛丽亚·阿斯普伦德 (Maria Asplund) 说道。

本研究创建的视觉植入物可以描述为一条“线”，其中许多电极一个接一个地排成一排。从长远来看，您将需要几条线，每条线连接数千个电极，而这项研究的结果是朝着这种植入物迈出的关键一步。

视觉植入物的未来

用电子植入物来改善盲人视力并不是一个新概念。然而，目前正在人类患者身上探索的植入物技术源自 20 世纪 90 年代，有几个因素需要改进，例如体积庞大、由于体积过大而导致的脑部疤痕、材料随时间腐蚀以及材料过于坚硬。

通过创建一个只有单个神经元大小的微型电极，研究人员有可能将大量电极安装到单个植入物上，并为用户构建更详细的图像。独特的柔性、防腐蚀材料组合使其成为视觉植入物的长期解决方案。

“视觉植入物组件的小型化至关重要。尤其是电极，因为它们需要足够小才能解决&luo;大脑视觉区域&ruo;中大量点的刺激。该团队的主要研究问题是，&luo;我们能否利用现有的材料在植入物上安装那么多电极，并使其足够小且有效?&ruo;这项研究的答案是 – 可以，”阿斯普伦德教授说。

尺寸越小，腐蚀越严重

制造如此小规模的电植入物也面临诸多挑战，特别是在人体这样恶劣的环境下。最大的障碍不是把电极做得小，而是让这么小的电极在潮湿的环境中能使用很长时间。外科植入物的金属腐蚀是一个大问题，而由于金属既是功能部分，又是腐蚀部分，所以金属的用量非常关键。阿斯普伦德和她的团队发明的电植入物极小，宽度仅为 40 微米，厚度仅为 10 微米，就像一根头发丝，而金属部分的厚度只有几百纳米。 由于这种超微型视觉电极中的金属非常少，它根本“承受”不到任何腐蚀，否则就会停止工作。

过去，这个问题一直无法解决。但现在，研究团队已经创造了一种独特的多层材料混合物，不会腐蚀。其中包括一种导电聚合物，用于将植入物工作所需的电刺激传导到神经元的电反应。聚合物在金属上形成一层保护层，使电极更耐腐蚀，本质上是一层覆盖金属的塑料保护层。

“我们实施的导电聚合物金属组合对于视觉植入物来说是革命性的，因为这意味着它们有望在整个植入物使用寿命内保持功能。我们现在知道，可以将电极制造成神经元(神经细胞)大小，并让该电极在大脑中长时间有效工作，这是很有希望的，因为到目前为止还没有这种技术。下一步将是制造一种可以连接数千个电极的植入物，”Asplund 说，目前正在进行的欧盟项目 Neuraviper 中，一个更大的团队正在探索这一领域。

更多关于：研究方法

该方法由荷兰神经科学研究所的研究合作者实施，他们训练老鼠对大脑视觉皮层的电脉冲作出反应。研究表明，老鼠不仅可以在短短几个疗程中学会对通过电极施加的刺激作出反应，而且老鼠报告的感知的最小电流阈值低于标准的金属植入物。研究小组进一步报告说，植入物的功能随着时间的推移保持稳定，对于一只老鼠来说，甚至直到其自然寿命结束。

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