高丽大学医学院科学家研制出一款新型脑部植入物，能利用温度双向调节神经活动，为下一代脑机接口和神经疾病治疗带来了全新可能。相关论文发表于新一期《科学进展》杂志。
双向热刺激系统的设计与工作原理图。图片来源：《科学进展》杂志
当前，神经调控技术主要依赖电、磁、光、超声或化学刺激。但许多现有方法只能单方面激活或抑制神经活动，难以对神经回路进行精确的双向控制。相比之下，温度是一种既可升高又可降低、既能增强也能减弱神经元活动的生理因素。这一独特性质，使得仅用单一刺激模式，便可实现激活与抑制。
然而基于温度的神经调控一直受困于一个技术难题：如何将局部的制冷与加热精准地递送至大脑深处。
为破解这一难题，团队开发出一种微型脑植入物，将热电装置与硅基神经探针融为一体。该设备可植入大脑深处，就地升高或降低组织温度，从而对特定神经回路进行有目的的冷却与加热。
设备还集成了一个电极阵列，可同步实施热刺激并记录神经信号。这使团队能在施加温度调控的与此同时，直接监听神经的即时反应。
实验结果显示，冷却能有效抑制神经活动，加热则使其显著增强。值得一提的是，团队发现，对蓝斑核——掌管觉醒与注意力的脑区施加热刺激，不仅改变了局部神经活动，还引起瞳孔随之相应变化：冷则收缩，热则扩张。
这项研究为脑机接口技术引入了一个全新概念——单一器件既能激活又能抑制神经活动，有望为下一代双向脑机接口注入强劲动力，成为双向脑机接口中传递感觉反馈，以及闭环神经调控系统的核心。现阶段的脑机接口系统主要侧重于解码大脑信号以控制外部设备，而未来的系统将更加重视将触觉等感官信息直接回传大脑。它也将促进神经功能恢复，并为各类神经疾病和神经退行性疾病开辟新疗法。