来自德国和瑞士的一组神经科学家和电子工程师开发了一种高敏感植入物，能够以无与伦比的空间和时间分辨率探测大脑生理学。引入了一种带有集成芯片的超细针头，能够从纳升容量的脑氧代谢中检测和传输核磁共振(NMR)数据，这一突破性的设计将能在生命科学中进行全新的应用。由马克斯·普朗克生物控制学研究所和图宾根大学的克劳斯·舍弗勒(Klaus Scheffler)以及斯图加特大学的延斯·安德斯(Jens Anders)领导的研究小组：
确定了一种技术旁路，弥合了当代脑扫描方法的电物理限制。开发的毛细管单片核磁共振(NMR)针结合了脑成像多功能性和非常局部化和快速技术的准确性，以分析大脑的特定神经元活动。首席研究员克劳斯·舍弗勒(Klaus Scheffler)解释说：在单个芯片上集成的核磁共振探测器，极大地减少了磁共振信号的典型电磁干扰。
这使神经科学家能够从大脑的微小区域收集精确数据，并将它们与来自大脑生理空间和时间数据的信息结合起来。有了这种方法，可以更好地了解大脑中的特定活动和功能。该发明可能揭示发现神经元激活的新效应或典型指纹的可能性，直到脑组织中特定的神经元事件。
该设计装置将能可扩展的解决方案，在同一设备上，这意味着有可能扩大来自多个区域的数据收集，可扩展性将能通过额外的传感方式（如电生理和光遗传学测量）来扩展。Scheffler和Anders的团队非常有信心，新技术方法可能有助于理清大脑神经网络中复杂的生理过程，并可能发现额外的好处，可以提供对大脑功能更深层次的洞察。主要目标是开发能够专门探测活脑组织的结构和生化组成的新技术。
最新创新为未来脑细胞中神经元活动和生物能过程的高度特异性和定量绘图技术铺平了道路。磁共振成像和光谱学是探测大脑生理学的通用方法，但其固有的低灵敏度限制了可实现的空间和时间分辨率。本研究是一种单片集成的核磁共振芯片针，它将超灵敏300µm核磁共振线圈与完整的核磁共振收发器结合在一起，能够以200 Hz的采样率在体内测量血液氧合和以纳升体积为单位的流量。
博科园｜研究/来自：马克斯·普朗克学会
参考期刊《自然方法》
DOI: 10.1038/s41592-019-0640-3
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