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科学家开发了一个超薄微创装置用药物和光线控制脑细胞。
科学家使用软性材料制造出一种头发丝十分之一宽度的大脑植入物，可以用光和药物无线遥控神经元。
这项研究表明，科学家可以通过无线方式按钮即可确定一只老鼠的行走的路径。在圣路易斯华盛顿大学医学院和厄巴纳-香槟的伊利诺伊大学研究人员，创建了一个远程控制，新一代组织植入物，神经科学家通过注射药物和发光至小鼠的大脑深处的神经元。这一革命性的装置在最近的《细胞》杂志上进行了描述。它的开发部分由美国国家卫生研究院资助。
“它为科学家了解更自然的环境脑电路怎样工作提供了广泛的可能性。”华盛顿大学医学院和研究的资深作者麻醉和神经生物学副教授Michael R. Bruchas, Ph.D说。
Bruchas实验室研究控制各种疾病包括应激，抑郁，成瘾和疼痛的回路。通常情况下，研究这些回路的科学家必须在通过较粗的金属管注射药品和通过光纤传递光之间选择。这两个选项都需要手术，并损害大脑的部分，并引入阻碍动物的自然活动实验条件。
为了解决这些问题，以前在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校工作的生物工程师Jae-Woong Jeong, Ph.D与Bruchas实验室的研究生Jordan G. McCall, Ph.D一起构建了一个远程控制，微流控植入物。该装置是由柔软的材料制成，只有人头发直径的十分之一，并可以同时提供药物和光。
“我们使用强大的纳米制造技术制备植入物，让我们以最小的损伤穿透脑内，” 伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校材料科学与工程教授John A. Rogers, Ph.D.说。”像这样的超小型装置，对科学和医学有巨大的潜能。”
厚度为80微米，宽500微米的光电流植入物，比金属管或套管更细，科学家通常使用其注射药物。当科学家们与经典的导管比较，他们发现植入物使脑组织受损和移位较小。
科学家通过外科手术将该装置置于小鼠脑中测试药物输送能力。在一些实验中，他们发现，他们可以通过使用植入物注入用基因染料标记细胞的病毒精确地描绘出回路。在另一些实验中，他们通过注射药物模拟吗啡至腹侧被盖区（一个控制动机和成瘾的区域），让老鼠绕圈行走。
研究人员还测试了装置的组合光和药物输送能力，他们通过命令植入物对细胞发射激光脉冲让对光敏感的腹侧被盖区神经元的小鼠待在笼子一侧。当科学家们同时向该装置注射一种阻断神经细胞传到的药物时，老鼠没有了这种现象。在所有的实验中，小鼠离发射天线约三英吋远。
“这装置是一个革命性的进展，神经学家需要绘制出大脑回路的活动，” 国立神经疾病和中风项目（NINDS）总监James Gnadt, Ph.D.说。“这是美国国立卫生研究院的大脑倡议的目标。”
研究人员制作了使用半导体计算机芯片制造技术植入物。它有四种储存药物的空间，有四个微型无机物发光二极管。他们在底部的药物池安装了一个可膨胀的材料，以控制药物输送。当一个药物池下方的电热器温度上升，底部迅速扩大，把药品推送到大脑。
麦考尔博士说：“我们在最后一个工作前至少尝试了30个不同的雏形。”。
“这是一个真正的跨学科的成绩”, 现在是科罗拉多大学博尔德分校能源工程的一个电气，计算机助理教授Dr. Jeong说。我们试图以工程学的方式完成植入，满足一些神经科学的最大需求。”
在这项研究中，科学家们为制造植入物提供了详细的说明。
“如果植入物能被使用，它仅仅是个好的工具，Bruchas博士说。”我们相信，一个神经科学开放多途径的手段对理解正常和健康的大脑回路是一个有意的方法。”
我国科研人员也参与了本项研究。
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