无线充电的软脑植入物可控制脑细胞
【导读】：
研究人员已经发明了一种由智能手机控制的软脑植入物，可以从体外无线充电。它可以进行长期的神经回路操纵，而无需定期进行破坏性手术来更换植入物的电池。科学家认为，这项技术可以帮助发现和治疗精神疾病和成瘾，抑郁和帕金森氏症等神经退行性疾病。
一组KAIST研究人员和合作者设计了一种微型大脑植入物，该植入物可以从体外无线充电，以长时间控制大脑电路，而无需更换电池。该设备由超柔软和生物相容性聚合物制成，可帮助提供与组织的长期兼容性。配备安装在超薄探针（人发厚度）上的微米级LED（相当于一粒盐的大小），它可以使用光无线操纵深部大脑中的目标神经元。
用手指握住的可无线充电的软光电系统的光学图像。该设备正在从其双边探针发出蓝光。
这项研究由Jee-WoongJeong教授领导，是他在2019年开发的无线头戴式植入神经设备的一项进步。以前的版本可以使用智能手机无限期地无线提供多种药物和光刺激治疗。
对于新的升级版，研究团队提出了一种完全可植入的软光电系统，该系统可以通过智能手机进行远程和选择性控制。这项研究发表于2021年1月22日的《自然通讯》上。
新的无线充电技术解决了当前大脑植入物的局限性。无线植入式设备技术最近已成为替代传统系留植入物的替代方法，因为它们有助于在大脑研究过程中将自由运动的动物的压力和炎症最小化，从而延长了设备的使用寿命。但是，此类设备需要间歇性手术来更换已放电的电池，或者需要特殊且笨重的无线电源设置，这限制了实验选择以及动物实验的可扩展性。
Jeong教授说："这种功能强大的设备无需进行额外的痛苦手术即可更换植入物中耗尽的电池，从而实现了无缝的慢性神经调节。""我们相信可以将相同的基本技术应用于各种类型的植入物，包括深部脑刺激器以及心脏和胃部起搏器，以减轻患者在体内长期使用的负担。"
为了实现无线电池充电和控制，研究人员开发了一种微型电路，该电路将无线能量采集器与线圈天线和低功耗蓝牙芯片集成在一起。交变磁场可以无害地穿透组织，并在设备内部产生电流来为电池充电。然后，由电池供电的蓝牙植入物使用"易于使用"的智能手机应用程序向大脑细胞提供可编程的光模式，以进行实时大脑控制。
KAIST的主要作者ChoongYeonKim说："该设备可以随时随地操作，以操纵神经回路，这使其成为研究脑功能的多功能工具。"
神经科学家成功地在大鼠中测试了这些植入物，并证明了在向大鼠注射可卡因后它们具有抑制可卡因诱导的行为的能力。这是通过使用智能手机控制的LED对大脑中相关目标神经元进行精确的光刺激来实现的。此外，当大鼠自由活动时，可以对植入物中的电池进行重复充电，从而最大程度地减少了对实验的任何物理干扰。
延世大学医学院的研究人员之一合井敏（MinJeongKu）说："无线电池的充电使实验过程变得简单得多。"
Jeong-Hoon说："我们可以通过仅通过智能手机应用程序的简单操纵就可以向大脑发出光刺激，观察附近自由移动的动物，从而控制动物的特定行为，这一事实非常有趣，并且激发了很多想象力。"金，延世大学医学院的生理学教授。"这项技术将促进大脑研究的各种途径。"
研究人员认为，这种大脑植入技术可能为大脑研究和治疗性干预带来新的机会，以治疗大脑和其他器官的疾病。
这项工作得到了韩国国家研究基金会和KAIST全球奇点研究计划的资助。