科学家开发无线设备实现与大脑的直接对话
近日，美国西北大学的研究人员在神经科学与生物电子学交叉领域实现了重要突破。他们研制出一种能够借助光信号与大脑“沟通”的微型无线装置，为未来开发完全无缆的脑机接口奠定了关键基础。这项研究结果已发布在权威学术期刊《自然·神经科学》上。
一、 设备原理：绕过感官，直达大脑
该技术的核心是一枚微型、柔软且具有弹性的植入装置，可植入头皮下层，紧密贴合颅骨内表面。设备内部嵌入了由64个微型LED组成的阵列，每个LED的尺寸细如发丝。通过无线编程控制，这一阵列可生成精确复杂的光脉冲序列，穿透颅骨，直接激活经过基因修饰的特定神经元。
这种方式巧妙避开了人体原有的感觉系统，如视觉、听觉或触觉，直接向大脑传递信息，开辟了一条全新的人工感觉通路。
二、 技术升级：从简单信号到复杂信息流
该设备是在团队此前开发的全球首款无线、无电池、可植入的光遗传学系统基础上的进一步优化，实现了显著的功能提升。其核心改进体现在64个微型LED阵列的设计。
该多区域、可编程的结构，使设备能模拟出自然感觉在大脑中激发的分布式神经活动模式。这意味着，它向大脑传递的已不只是简单的“激活”或“关闭”信号，而是更贴近真实感官体验的、富含信息的神经模式。
三、 实验成果：小鼠学会“理解”光信号
为测试该装置的实际效果，研究团队设计了一系列精密的动物实验。他们采用精准控制的光脉冲，刺激小鼠脑部特定区域的神经元。实验表明，小鼠很快学会了将不同光信号模式识别为特定的“指令”。
即使在没有视觉、听觉或触觉输入的条件下，小鼠仍能根据这些纯人工信号做出判断，并完成寻找奖励等复杂操作。这表明，大脑具备学习并适应这种新型“光语”的能力。
四、 未来应用：推动人机交互变革
该技术的主要研发者、西北大学约翰·A·罗杰斯教授表示：“我们将微型LED阵列与无线控制模块紧密结合，创造出一个可实时编程、完全埋置于皮下、不影响自然行为的系统。”
这一突破性技术的潜在应用极为广泛，可能在多个医学领域引发变革：
- 义肢触觉反馈： 为肢体缺失患者提供更自然的触觉体验。
- 感官替代技术： 为视觉或听觉障碍者提供人工感官输入。
- 疼痛干预： 无需药物，精准调控大脑对疼痛的感知。
- 神经功能康复： 协助中风或脑损伤患者恢复神经功能。
目前，研究团队正在探索更加复杂的光刺激模式，并持续研究大脑对这类人工信号的适应能力。这一技术不仅为医疗应用提供了新的可能，也预示着未来人脑与机器、甚至与外部世界之间互动方式可能发生根本性改变。
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