美特種部先進(jìn)項目研究局(DARPA)與威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的研究人員共同研發(fā)出一項人腦研究技術(shù)，可探究人腦神經(jīng)結(jié)構(gòu)與功能的聯(lián)系。該技術(shù)用石墨烯做傳感器，厚度僅相當(dāng)于4個原子，首次可兼容光學(xué)和電學(xué)手段同時觀測。研究報告最近刊登在《自然·通訊》雜志上。

“這一技術(shù)表明，在對腦部神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動進(jìn)行可視化和量化處理方面，我們或許會有重大突破。”DARPA項目主管多哥·韋伯說。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)10月22日(北京時間)報道，這一新設(shè)備利用石墨烯做傳感器，可以導(dǎo)電，但厚度不到一納米，并且比現(xiàn)在的金屬觸點細(xì)了幾百倍。這么細(xì)的材料可以讓大部分波段的幾乎所有光通過，從而使光學(xué)和電學(xué)手段在這里相互兼容。此外，石墨烯對生物系統(tǒng)無毒害，比之前的試驗材料進(jìn)步了許多。

石墨烯獲2010年諾貝爾物理學(xué)獎，超分辨熒光顯微鏡摘得了2014年化學(xué)獎。目前，腦功能研究的技術(shù)支柱是神經(jīng)元信號電子監(jiān)控與模擬，而新興的光學(xué)技術(shù)利用光子進(jìn)行研究，從而為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的可視化以及腦結(jié)構(gòu)開發(fā)開辟了新路。電子技術(shù)和光學(xué)技術(shù)相互區(qū)別同時優(yōu)勢互補，如果一起利用，將可能有利于進(jìn)行高分辨率腦部研究。在此次研究之前，這些技術(shù)的融合并非易事，因為傳統(tǒng)的金屬電極太厚，往往大于500納米，所以難以透光，進(jìn)而與許多光學(xué)技術(shù)不兼容。

透析腦部的解剖結(jié)構(gòu)與功能一直是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域所追求的目標(biāo)，同時也是奧巴馬政府“人腦計劃”研究項目的重中之重。DARPA希望下一代神經(jīng)科學(xué)技術(shù)可以反映出神經(jīng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系。科研人員希望提升這一新研發(fā)工具的性能，從而可以同時測量任意移動目標(biāo)的神經(jīng)元功能、動態(tài)和行為。

韋伯說：“現(xiàn)在，我們有機會直接一探究竟，去觀察、測量和模擬神經(jīng)回路，從而探索這些聯(lián)系，并確認(rèn)大腦回路的功能。這一發(fā)現(xiàn)能幫助我們有效了解和治愈腦部創(chuàng)傷與疾病。”

總編輯圈點

除了技術(shù)本身，我更關(guān)注其支持者DARPA。40多年來，該機構(gòu)從互聯(lián)網(wǎng)、全球定位系統(tǒng)、隱身戰(zhàn)機、激光武器到當(dāng)前炙手可熱的X-37B空天飛機，幾乎涉及了從基礎(chǔ)研究到高端應(yīng)用的所有領(lǐng)域，引領(lǐng)著美國乃至世界軍民高技術(shù)研發(fā)的潮流，是美國科技競爭力的保證。因此，本項技術(shù)不光為人腦研究提供了“既看得見又測得準(zhǔn)”的新方法，有望推動人工智能研究和人機物理接口開發(fā)，同時還是研究美國高科技布局并尋找彎道超車途徑的一個典型案例。