當(dāng)我們?cè)诖竽X中植入神經(jīng)電極時(shí)，這些電極就像“入侵者”一樣，會(huì)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(kāi)血腦屏障。這些反應(yīng)會(huì)影響腦機(jī)接口的性能，就像在你最愛(ài)的電影中突然插入廣告一樣，讓人很不爽。

但是，有一個(gè)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(duì)抗這些反應(yīng)。這項(xiàng)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(lái)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(hào)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(méi)有變化，但經(jīng)過(guò)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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，LIPUS讓這些細(xì)胞從應(yīng)對(duì)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(zhǎng)期記錄生物電信號(hào)的質(zhì)量。

這張圖展示了LIPUS治療對(duì)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(duì)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(duì)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(dòng)物手術(shù)以及電極植入，神經(jīng)信號(hào)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(gè)系統(tǒng)可以非常精確地捕捉大腦的電信號(hào)，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(duì)這些植入了電極的區(qū)域進(jìn)行刺激。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，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(lái)，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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