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中科院团队制备人体自供电神经刺激器,有望解决阿兹海默等脑部疾病

2021-03-31 18:20 前瞻网   

 

中科院团队制备人体自供电神经刺激器,有望解决阿兹海默等脑部疾病

“神经可塑性”是指神经系统根据人体变化进行自适应的功能。调节神经可塑性被认为是治疗阿尔茨海默病、药物成瘾和中风等疾病的一种有效手段。但目前市面上的神经刺激设备大多依靠电池或永久电源插座供电和提供电刺激。庞大的系统框架和不灵活的组件设计限制了设备的便携性和兼容性。

近期,中国科学院深圳先进技术研究院脑智能中心研究员詹阳团队、神经工程中心研究员李光林团队同电子科技大学团队合作,使用自供电神经刺激的设计和使用,制备出自驱动柔性可穿戴神经刺激器,可以从身体运动中收集能量,并实现对神经可塑性的双向调节。

该设备在柔性材料的基础上,集成了用于能量采集的压电纳米发电机、用于双模输出刺激脉冲的信号调制组件和用于将刺激传递到神经组织的植入式电极。该装置可将机械能转化为压电信号,并在低/高频刺激下工作。

中科院团队制备人体自供电神经刺激器,有望解决阿兹海默等脑部疾病

(论文概要,照片摘自Nano Energy)

研究人员将该设备接入小鼠大脑,设备中的信号模块能将搜集到的能量调制成双模刺激信号。也就是说,当神经刺激在小鼠海马体内传递时,该设备能成功传递两种形式的神经可塑性变化,即长期电位(LTP)和长期抑制(LTD)。实验证明,该设备可诱导海马长期增效或长期抑制神经可塑性,并在诱发体内高质量的突触后神经反应方面灵活而稳健。

该自供电系统表明,从环境中的生物运动中采集能量驱动的集成神经刺激设计适用于神经可塑性的调控、基于可塑性的治疗或脑机交互。

该研究克服了传统商业电刺激器设备体积庞大及配套电源带来潜在隐患等缺点,为基于突触可塑性的神经系统疾病治疗及双向脑机交互提供了新思路。

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责任编辑: 4114RWL

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