美發(fā)明極細石墨烯傳感器研究人腦

 美國防部先進項目研究局(DARPA)與威斯康辛大學麥迪遜分校的研究人員共同研發(fā)出一項人腦研究技術，可探究人腦神經(jīng)結構與功能的聯(lián)系。該技術用石墨烯做傳感器，厚度僅相當于4個原子，首次可兼容光學和電學手段同時觀測。研究報告最近刊登在《自然·通訊》雜志上。

美發(fā)明極細石墨烯傳感器研究人腦

“這一技術表明，在對腦部神經(jīng)網(wǎng)絡活動進行可視化和量化處理方面，我們或許會有重大突破。”DARPA項目主管多哥·韋伯說。

據(jù)物理學家組織網(wǎng)10月22日(北京時間)報道，這一新設備利用石墨烯做傳感器，可以導電，但厚度不到一納米，并且比現(xiàn)在的金屬觸點細了幾百倍。這么細的材料可以讓大部分波段的幾乎所有光通過，從而使光學和電學手段在這里相互兼容。此外，石墨烯對生物系統(tǒng)無毒害，比之前的試驗材料進步了許多。

石墨烯獲2010年諾貝爾物理學獎，超分辨熒光顯微鏡摘得了2014年化學獎。目前，腦功能研究的技術支柱是神經(jīng)元信號電子監(jiān)控與模擬，而新興的光學技術利用光子進行研究，從而為神經(jīng)網(wǎng)絡結構的可視化以及腦結構開發(fā)開辟了新路。電子技術和光學技術相互區(qū)別同時優(yōu)勢互補，如果一起利用，將可能有利于進行高分辨率腦部研究。在此次研究之前，這些技術的融合并非易事，因為傳統(tǒng)的金屬電極太厚，往往大于500納米，所以難以透光，進而與許多光學技術不兼容。

透析腦部的解剖結構與功能一直是神經(jīng)科學領域所追求的目標，同時也是奧巴馬政府“人腦計劃”研究項目的重中之重。DARPA希望下一代神經(jīng)科學技術可以反映出神經(jīng)網(wǎng)結構和功能的關系?？蒲腥藛T希望提升這一新研發(fā)工具的性能，從而可以同時測量任意移動目標的神經(jīng)元功能、動態(tài)和行為。

韋伯說：“現(xiàn)在，我們有機會直接一探究竟，去觀察、測量和模擬神經(jīng)回路，從而探索這些聯(lián)系，并確認大腦回路的功能。這一發(fā)現(xiàn)能幫助我們有效了解和治愈腦部創(chuàng)傷與疾病。”

總編輯圈點

除了技術本身，我更關注其支持者DARPA。40多年來，該機構從互聯(lián)網(wǎng)、全球定位系統(tǒng)、隱身戰(zhàn)機、激光武器到當前炙手可熱的X-37B空天飛機，幾乎涉及了從基礎研究到高端應用的所有領域，引領著美國乃至世界軍民高技術研發(fā)的潮流，是美國科技競爭力的保證。因此，本項技術不光為人腦研究提供了“既看得見又測得準”的新方法，有望推動人工智能研究和人機物理接口開發(fā)，同時還是研究美國高科技布局并尋找彎道超車途徑的一個典型案例。