科幻小说中脑与计算机连接的电线连接或许已经过时。无线供电的植入物，每一个都比一粒米还小，可以作为“神经尘埃”，有一天能够扫描和刺激脑细胞。这类研究有一天可能有助于实现下一代脑机接口，用于控制假肢、外骨骼和机器人，以及用于治疗脑部和身体疾病的“电子药物”。
加州大学伯克利分校的科学家们制造的新型原型，每个尺寸约为 3 毫米长，1 毫米高，4/5 毫米厚。每个神经尘埃微粒都含有一个压电晶体，该晶体可以将体外超声波脉冲的机械能转换为电能。每秒广播 60 次超声波脉冲的能量驱动着微粒上的传感器和其他电子设备。
压电晶体反射部分传入的超声波脉冲。神经尘埃微粒中的电子设备可以改变向外散射的脉冲，从而无线传输它们收集到的数据。在与大鼠进行的实验中，研究人员发现植入腿部神经和肌肉纤维中的神经尘埃微粒能够记录和传输电数据。
“起初我对此概念非常怀疑，因为它太出格了，”DARPA 的生物工程师和神经科学家 Doug Weber 说，他帮助资助了神经尘埃研究。“但这是一个非常巧妙的方法，而且效果相当不错。”
研究人员希望制造无线植入物，以避免刺激身体。连接神经的传统电子植入物严重依赖导线，而导线会随着时间的推移引起组织发炎。
“他们采取的方法很有创意，”没有参与这项研究的莱斯大学神经工程师 Jacob Robinson 说。“他们解决了神经接口领域最重要挑战之一。”
科学家们此前曾探索使用无线电波为神经尘埃微粒供电并与之通信。然而，研究员、加州大学伯克利分校的电气工程师 Michel Maharbiz 表示，无线电波很难深入体内，而几十年的超声成像已揭示，超声波脉冲能很好地穿透软组织。
“这是一项突破性技术，真正改变了在感知和刺激神经活动方面的可能性，尤其是在身体深处的神经方面，”Weber 说。
最终，研究人员希望将神经尘埃微粒缩小到仅 50 微米宽，大约是人发平均宽度的一半。“在这种尺寸下，身体应该能容忍它们更长时间，”Maharbiz 说。
科学家们目前正在开发也可以电刺激身体的微粒。如果他们成功了，这意味着神经微粒不仅可以监测健康，还可以主动作为电子药物疗法来治疗癫痫等脑部疾病。
迄今为止，神经尘埃微粒的实验仅涉及外周神经系统（负责四肢和器官），而非由大脑和脊髓组成的中心神经系统。然而，电子药物疗法在外周神经系统中仍可能有许多应用，例如膀胱控制或抑制食欲，加州大学伯克利分校的神经科学家兼电气工程师、研究员 Jose Carmena 说。
长远来看，科学家们希望神经尘埃微粒能够进入大脑和脊髓。针对中枢神经系统的神经尘埃面临的一个挑战是超声波不易穿透骨骼，Weber 说。“如果你想创建脑机接口，这会带来挑战，但我并不是说这不可能，”Weber 补充道。
研究人员目前正在致力于进一步微型化微粒，发现更多生物相容性的材料来封装它们，以便在体内停留更长时间，并集成其他传感器。Maharbiz 说，最终微粒可能不仅用于神经系统，还可能用于身体的任何部位。
“从长远来看，我们希望能够向全身的植入物发送能量并与之通信，以多种方式记录来自各种器官的数据，甚至可能报告肿瘤的状况或癌症治疗，”Maharbiz 说。
科学家们于 8 月 3 日在《Neuron》杂志上在线详细介绍了他们的发现。
