當(dāng)我們在大腦中植入神經(jīng)電極時，這些電極就像“入侵者”一樣，會激活一種叫做小膠質(zhì)細(xì)胞的“警察”，引發(fā)一系列炎癥反應(yīng)，甚至打開血腦屏障。這些反應(yīng)會影響腦機(jī)接口的性能，就像在你最愛的電影中突然插入廣告一樣，讓人很不爽。

但是，有一個新方法正在改變這一切！科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，使用低強(qiáng)度脈沖超聲波（LIPUS）刺激可以對抗這些反應(yīng)。這項題為《Low-intensity pulsed ultrasound stimulation (LIPUS) modulates microglial activation following intracortical microelectrode implantation》的研究近期發(fā)表于《Nature Communications》，科學(xué)家們調(diào)研了LIPUS作為一種治療手段來緩解由于植入神經(jīng)電極而引起的異物反應(yīng)的潛力。

該研究使用了格羅貝爾生物獨(dú)家代理的Smartbox多通道電生理系統(tǒng)以及密西根硅電極進(jìn)行信號采集&分析。

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研究表明，低強(qiáng)度脈沖超聲波（LIPUS）刺激能夠減少植入神經(jīng)電極周圍的炎癥反應(yīng)。雖然小膠質(zhì)細(xì)胞在LIPUS刺激初期沒有變化，但經(jīng)過一周的每日治療，LIPUS幫助小膠質(zhì)細(xì)胞從忙碌的“戰(zhàn)斗模式”轉(zhuǎn)變?yōu)楦�平靜的“監(jiān)視模式”。簡單來說，LIPUS讓這些細(xì)胞從應(yīng)對炎癥的緊張狀態(tài)轉(zhuǎn)為日常巡邏和修復(fù)的狀態(tài)，從而減少了炎癥反應(yīng)。

更有趣的是，LIPUS治療顯著減少了硅電極的小膠質(zhì)細(xì)胞包裹，降低了與血管相關(guān)的小膠質(zhì)細(xì)胞比例，并在慢性階段減少了血管的平均直徑。此外，LIPUS還減少了硅電極周圍的星形膠質(zhì)細(xì)胞瘢痕，從而提高了長期記錄生物電信號的質(zhì)量。

這張圖展示了LIPUS治療對小膠質(zhì)細(xì)胞包裹微電極的影響：

a. 在第14天的圖像中，對照組的小膠質(zhì)細(xì)胞緊密地包裹著電極，而LIPUS組的小膠質(zhì)細(xì)胞則顯得更分散，覆蓋更少。

b. 定量分析顯示，LIPUS治療組的微電極表面上方20微米范圍內(nèi)，小膠質(zhì)細(xì)胞的覆蓋率明顯低于對照組。

本次研究采用了多種實(shí)驗(yàn)手段，包括LIPUS治療，嚙齒動物手術(shù)以及電極植入，神經(jīng)信號記錄以及顯微成像。其中電生理部分使用了NeuroNexus公司的SMARTBOX PRO記錄系統(tǒng)以及神經(jīng)硅電極。

在實(shí)驗(yàn)中，研究人員先植入NeuroNexus的神經(jīng)硅電極，并使用NeuroNexus的SmartBox Pro系統(tǒng)和Allego軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。這個系統(tǒng)可以非常精確地捕捉大腦的電信號，帶寬從1 Hz到8 kHz，采樣率高達(dá)30 kHz。然后，他們用低強(qiáng)度脈沖超聲波對這些植入了電極的區(qū)域進(jìn)行刺激。

簡單來說，低強(qiáng)度脈沖超聲波刺激不僅減少了微電極周圍的炎癥反應(yīng)，還提高了腦機(jī)接口的性能。未來，我們或許能更好地利用這些技術(shù)，讓腦機(jī)接口成為現(xiàn)實(shí)！

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