这种柔软的机器人颅内植入物可能会改变癫痫治疗

这种花形装置可以通过颅骨上的一个小孔植入,然后精巧地展开。
该装置可以折叠得很小,以便穿过2厘米的颅骨孔。 2023 EPFL/Alain Herzog

在一位神经外科医生寻求一种侵入性更小的方法来治疗需要脑植入物的疾病后,由神经技术专家 Stephanie Lacour 领导的瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究团队开始了这项工作。他们从软体机器人中获得灵感,创造了一种大型皮层电极阵列,这种阵列可以挤过颅骨上的一个小孔。他们于5月10日在Science上发表了他们的研究成果。

皮层电极阵列用于刺激、记录或监测癫痫病等疾病患者的大脑电活动。癫痫病相对常见,影响着美国约1.2% 的人口。该疾病已知会引起癫痫发作,即大脑中的电活动爆发,可能导致无法控制的抽搐、突然僵硬、昏倒以及其他症状。

虽然微电极阵列几十年前就已经发明,但这些阵列用于癫痫病患者的深部脑刺激仅在过去几年才获得 FDA 批准。尽管如此,作者们在其论文中写道,目前的设备在电极分辨率、皮层表面覆盖范围甚至美观方面,往往都有一定的权衡。

研究人员创造了一种超薄的花形装置,可以折叠得很小,以便穿过颅骨上的2厘米孔,然后可以放置在颅骨和大脑表面之间——这是一个只有大约一毫米宽的微小、精细的区域。一旦展开,这个柔性电极会一个接一个地释放其六个螺旋状的臂,以覆盖大脑约4厘米直径的区域。其他设备可能需要颅骨上与电极阵列直径相同大小的孔

 “翻转机制的妙处在于,我们可以用恒定且最小的大脑压力来部署任意尺寸的电极,”该研究的首席作者 Sukho Song 在EPFL 的声明中说。“软体机器人界对这种翻转机制非常感兴趣,因为它具有生物启发性。这种翻转机制可以模仿树根的生长,树根的生长在数量上没有限制。”

然而,该装置目前尚未准备好用于人脑——该团队仅在一头小型猪身上进行了测试——但将继续由 EPFL 软生物电子接口实验室的一个衍生公司 Neurosoft Bioelectronics 进行开发。

Lacour 在 EPFL 的声明中表示:“微创神经技术是提供高效、为患者量身定制疗法的基本方法。”

 

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Sara Kiley Watson 是 Popular Science 的撰稿人,自 2021 年起负责可持续发展报道。她于 2017 年作为实习生开始在 PopSci 工作,并于 2019 年全职加入团队担任编辑助理。


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