體內遙測成真!科學家發明可植入人體的「神經塵」

加州大學柏克萊分校研究員發明出如沙粒般大小的感應器,稱作「神經塵」,可植入體內、連結人體與電腦,且不需靠電線或電池供電。在應用上,不僅可即時回傳身體身體器官健康狀態,甚至可進一步用於義肢控制、癲癇治療等面向。
圖說明
(圖說:「神經塵」感應器如灰塵般的小尺寸,可植入人體。圖片來源:截圖自UC Berkelry影片。)

僅沙粒般大,可植入人體蒐集數據、刺激神經

這項研究在最新一期神經科學期刊《Neuron》發表。研究負責人Michel Maharbiz表示:「體內遙測在過去一直被視為不可能,因為還沒找到方法可以將極微小的東西放入身體深處。」而這項研究發明僅1立方毫米大的感測器,如一粒沙般大,可植入生物肌肉或周圍神經。不需電線或電池即可將人體連接電腦,監測體內器官、神經或肌肉,並即時回傳數據。
研究指出,感應器內含一個壓電晶體,透過超音波提供感測器和傳送資料所需的電源,目前已成功植入實驗鼠的肌肉和神經。
「這項技術目前可應用於周圍神經系統,例如控制膀胱和抑制食慾等。」研究共同作者、神經學專家Jose Carmena表示。此外,該技術也可用於刺激神經和肌肉以治療癲癇、控制義肢活動、刺激免疫系統運作等。
圖說明
(圖說:該研究已成功將感測器植入實驗鼠體內。圖片來源:Ryan Neely/UC Berkeley。)

未來將縮小尺寸用於植入腦部

然而,這項技術目前尚未突破將尺寸縮小至50微米以下,無法用於腦部和中樞神經系統。也因此,該研究下一步的目標為縮小感測器尺寸以便植入腦部,並可在體內運作至少十年以上。「一旦達成臨床實驗證明,神經塵將取代有線電極。」Jose Carmena說。
過去,大多植入腦中用來控制義肢的電極,需要和電線連接並穿過頭骨,且大多僅能運作一至兩年。不過 更新、更小的神經塵技術,可讓無線感應器永久被置入在頭骨中,減少電極可能引發的感染和不必要的操作。
參與研究的神經學研究生Ryan Neely表示,發明「神經塵」的目的在於發想未來的腦機介面,且該技術可實際在臨床應用。他指出:「如果一名裝有義肢人士希望控制電腦或機器手臂,未來只需將該電極植入大腦即可,基本上可以持續運作一輩子。」

代表圖來源:Ryan Neely/UC Berkeley
資料來源:Science News JournalCNETUC Berkelry

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