來自德國(guó)和瑞士的一組神經(jīng)科學(xué)家和電子工程師開發(fā)了一種高敏感植入物，能夠以無與倫比的空間和時(shí)間分辨率探測(cè)大腦生理學(xué)。引入了一種帶有集成芯片的超細(xì)針頭，能夠從納升容量的腦氧代謝中檢測(cè)和傳輸核磁共振(NMR)數(shù)據(jù)，這一突破性的設(shè)計(jì)將能在生命科學(xué)中進(jìn)行全新的應(yīng)用。由馬克斯·普朗克生物控制學(xué)研究所和圖賓根大學(xué)的克勞斯·舍弗勒(Klaus Scheffler)以及斯圖加特大學(xué)的延斯·安德斯(Jens Anders)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組：
確定了一種技術(shù)旁路，彌合了當(dāng)代腦掃描方法的電物理限制。開發(fā)的毛細(xì)管單片核磁共振(NMR)針結(jié)合了腦成像多功能性和非常局部化和快速技術(shù)的準(zhǔn)確性，以分析大腦的特定神經(jīng)元活動(dòng)。首席研究員克勞斯·舍弗勒(Klaus Scheffler)解釋說：在單個(gè)芯片上集成的核磁共振探測(cè)器，極大地減少了磁共振信號(hào)的典型電磁干擾。
這使神經(jīng)科學(xué)家能夠從大腦的微小區(qū)域收集精確數(shù)據(jù)，并將它們與來自大腦生理空間和時(shí)間數(shù)據(jù)的信息結(jié)合起來。有了這種方法，可以更好地了解大腦中的特定活動(dòng)和功能。該發(fā)明可能揭示發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元激活的新效應(yīng)或典型指紋的可能性，直到腦組織中特定的神經(jīng)元事件。
該設(shè)計(jì)裝置將能可擴(kuò)展的解決方案，在同一設(shè)備上，這意味著有可能擴(kuò)大來自多個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)收集，可擴(kuò)展性將能通過額外的傳感方式（如電生理和光遺傳學(xué)測(cè)量）來擴(kuò)展。Scheffler和Anders的團(tuán)隊(duì)非常有信心，新技術(shù)方法可能有助于理清大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中復(fù)雜的生理過程，并可能發(fā)現(xiàn)額外的好處，可以提供對(duì)大腦功能更深層次的洞察。主要目標(biāo)是開發(fā)能夠?qū)ｉT探測(cè)活腦組織的結(jié)構(gòu)和生化組成的新技術(shù)。
最新創(chuàng)新為未來腦細(xì)胞中神經(jīng)元活動(dòng)和生物能過程的高度特異性和定量繪圖技術(shù)鋪平了道路。磁共振成像和光譜學(xué)是探測(cè)大腦生理學(xué)的通用方法，但其固有的低靈敏度限制了可實(shí)現(xiàn)的空間和時(shí)間分辨率。本研究是一種單片集成的核磁共振芯片針，它將超靈敏300μm核磁共振線圈與完整的核磁共振收發(fā)器結(jié)合在一起，能夠以200?Hz的采樣率在體內(nèi)測(cè)量血液氧合和以納升體積為單位的流量。
博科園｜研究/來自：馬克斯·普朗克學(xué)會(huì)
參考期刊《自然方法》
DOI: 10.1038/s41592-019-0640-3
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