一種新的大腦傳感器陣列可直接從人腦表面記錄電信號，并實現(xiàn)破紀(jì)錄的細(xì)節(jié)處理。圖片來源：DAVID BAILLOT / 加州大學(xué)圣地亞哥分校雅各布斯工程學(xué)院
科技日報記者 張夢然
一個由工程師、外科醫(yī)生和醫(yī)學(xué)研究人員組成的團(tuán)隊發(fā)布了來自人類和大鼠的數(shù)據(jù)，證明一種新的大腦傳感器陣列可直接從人腦表面記錄電信號，并實現(xiàn)破紀(jì)錄的細(xì)節(jié)處理。該大腦傳感器具有密集網(wǎng)格，由1024或2048個嵌入式皮質(zhì)電圖（ECoG）傳感器組成。如果獲準(zhǔn)用于臨床，傳感器將直接從大腦皮層表面為外科醫(yī)生提供大腦信號信息，且分辨率比目前可用的高100倍。該論文于19日發(fā)表在《科學(xué)·轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》雜志上。
人的大腦總是在運動，例如，隨著每一次心跳，大腦會隨著流過它脈動的血液而發(fā)生活動。從直接放置在大腦表面的傳感器網(wǎng)格記錄大腦活動，已經(jīng)被外科醫(yī)生普遍用作一種工具，用來切除腦腫瘤和治療對藥物或其他藥物無反應(yīng)的癲癇癥。
此次新研究提供了廣泛的同行評審數(shù)據(jù)，證明具有1024或2048個傳感器的網(wǎng)格可用于可靠地記錄和處理直接來自人類和大鼠大腦表面的電信號。相比之下，當(dāng)今手術(shù)中最常用的ECoG網(wǎng)格通常具有16到64個傳感器。
能夠以如此高分辨率記錄腦信號，可提高外科醫(yī)生盡可能多地切除腦腫瘤的能力，同時最大限度地減少對健康腦組織的損害。對于癲癇，更高分辨率的腦信號記錄能力可提高外科醫(yī)生精確識別癲癇發(fā)作起源的大腦區(qū)域的能力，這樣就可在不接觸附近未參與癲癇發(fā)作的大腦區(qū)域的情況下移除這些區(qū)域。通過這種方式，這些高分辨率網(wǎng)格可以增強(qiáng)正常功能腦組織的保存。
研究團(tuán)隊表示，此次能以更高的分辨率記錄大腦信號，歸因于他們能夠?qū)蝹€傳感器放置得更靠近彼此，而不會在附近的傳感器之間產(chǎn)生干擾。例如，該團(tuán)隊的3厘米×3厘米網(wǎng)格和1024個傳感器直接記錄了19名志愿者的腦組織信號。在這種網(wǎng)格配置中，傳感器彼此相距一毫米。相比之下，已經(jīng)批準(zhǔn)用于臨床的ECoG網(wǎng)格通常具有相距1厘米的傳感器。這為新網(wǎng)格提供了每單位面積100個傳感器，而臨床使用的網(wǎng)格每單位面積1個傳感器。
該項目由加州大學(xué)圣地亞哥雅各布斯工程學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)，團(tuán)隊其他成員來自加州大學(xué)圣地亞哥分校、馬薩諸塞州總醫(yī)院和俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)。該團(tuán)隊正在研究這些高分辨率ECoG網(wǎng)格的無線版本，可用于對頑固性癲癇患者進(jìn)行長達(dá)30天的大腦監(jiān)測。
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