脑机接口赛道再添一项底层技术突破。

10 月 27 日,韩国科学技术院(KAIST)研究团队公布了一项最新成果:他们开发出一种可植入大脑的微型无线神经芯片,能够实时追踪药物对大脑的影响。相关研究发表于 Cell Press 旗下期刊《Device》。


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用于测量大脑中乙酰胆碱变化的可植入式无线神经芯片的结构和工作原理


这颗芯片能做什么?

简单说,它能 "看见" 药物在大脑里引起的化学变化。

研究团队将芯片植入迷你猪的前额叶皮层 —— 这是负责判断、注意、记忆等认知功能的关键脑区。随后给迷你猪投用阿尔茨海默病治疗药物多奈哌齐,芯片通过无线方式持续测量脑内乙酰胆碱信号的变化。

实验结果清晰呈现了一条动态曲线:药物给药后,乙酰胆碱信号先升高,随后逐渐恢复至基线水平。这是研究团队首次在动物体内连续、实时地观察到特定脑区对药物的化学响应过程。


技术上有三个看点

其一,感知层设计。芯片的检测核心是把神经递质变化转化为电信号的传感层 —— 研究团队用多孔壳聚糖结合银铂纳米线,多孔结构让乙酰胆碱检测酶附着更充分,纳米线负责把酶反应产物转成电信号。

其二,抗干扰机制。植入脑内的细长探针两侧分别放置带酶和不带酶的电极,通过对比两路信号消除共性干扰,精准区分乙酰胆碱的真实变化。

其三,无线与光刺激一体。测量数据通过小型电路经蓝牙传输至外部设备;芯片还内置微型 LED,可在感知的同时用光刺激神经元。在另行开展的小鼠实验中,光刺激成功使乙酰胆碱信号上升。


为什么值得关注?

这项技术直指脑疾病药物研发的一个长期痛点:药物进入大脑后究竟如何起作用、起效多快、代谢曲线怎样,过去缺乏体内实时的直接观测手段。

芯片的潜在用途包括:评估脑疾病药物在大脑中的作用机制,帮助优化给药剂量与间隔;以及结合 "感知 + 光刺激" 能力,开发能根据大脑实时反应调整刺激方式的神经调控技术 —— 后者正是闭环脑机接口的核心方向之一。


边界与展望

需要说明的是,目前成果仍处于动物实验阶段:迷你猪验证了药物追踪能力,小鼠验证了光刺激调控能力,距离人体应用还有相当距离。且该研究更接近 "神经接口与神经化学传感" 范畴,与读取运动意图、恢复言语等主流脑机接口应用路径不同,属于底层工具型创新。

尽管如此,它为脑机接口打开了一个新想象空间:从 "读电信号" 走向 "读化学信号"。当脑机接口能同时感知电与化学两种信号,对大脑状态的理解将更完整。

接下来值得关注的是:该芯片能否走向多脑区同步监测、能否在非人灵长类中验证长期稳定性,以及韩国团队是否会推动其向人体临床试验迈进。