當我們在大腦中植入神經(jīng)電極時，這些電極就像“入侵者”一樣，會激活一種叫做小膠質細胞的“警察”，引發(fā)一系列炎癥反應，甚至打開血腦屏障。這些反應會影響腦機接口的性能，就像在你最愛的電影中突然插入廣告一樣，讓人很不爽。

但是，有一個新方法正在改變這一切！科學家發(fā)現(xiàn)，使用低強度脈沖超聲波（LIPUS）刺激可以對抗這些反應。這項題為《Low-intensity pulsed ultrasound stimulation (LIPUS) modulates microglial activation following intracortical microelectrode implantation》的研究近期發(fā)表于《Nature Communications》，科學家們調研了LIPUS作為一種治療手段來緩解由于植入神經(jīng)電極而引起的異物反應的潛力。

該研究使用了格羅貝爾生物獨家代理的Smartbox多通道電生理系統(tǒng)以及密西根硅電極進行信號采集&分析。

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研究表明，低強度脈沖超聲波（LIPUS）刺激能夠減少植入神經(jīng)電極周圍的炎癥反應。雖然小膠質細胞在LIPUS刺激初期沒有變化，但經(jīng)過一周的每日治療，LIPUS幫助小膠質細胞從忙碌的“戰(zhàn)斗模式”轉變?yōu)楦�平靜的“監(jiān)視模式”。簡單來說，LIPUS讓這些細胞從應對炎癥的緊張狀態(tài)轉為日常巡邏和修復的狀態(tài)，從而減少了炎癥反應。

更有趣的是，LIPUS治療顯著減少了硅電極的小膠質細胞包裹，降低了與血管相關的小膠質細胞比例，并在慢性階段減少了血管的平均直徑。此外，LIPUS還減少了硅電極周圍的星形膠質細胞瘢痕，從而提高了長期記錄生物電信號的質量。

這張圖展示了LIPUS治療對小膠質細胞包裹微電極的影響：

a. 在第14天的圖像中，對照組的小膠質細胞緊密地包裹著電極，而LIPUS組的小膠質細胞則顯得更分散，覆蓋更少。

b. 定量分析顯示，LIPUS治療組的微電極表面上方20微米范圍內，小膠質細胞的覆蓋率明顯低于對照組。

本次研究采用了多種實驗手段，包括LIPUS治療，嚙齒動物手術以及電極植入，神經(jīng)信號記錄以及顯微成像。其中電生理部分使用了NeuroNexus公司的SMARTBOX PRO記錄系統(tǒng)以及神經(jīng)硅電極。

在實驗中，研究人員先植入NeuroNexus的神經(jīng)硅電極，并使用NeuroNexus的SmartBox Pro系統(tǒng)和Allego軟件進行數(shù)據(jù)記錄。這個系統(tǒng)可以非常精確地捕捉大腦的電信號，帶寬從1 Hz到8 kHz，采樣率高達30 kHz。然后，他們用低強度脈沖超聲波對這些植入了電極的區(qū)域進行刺激。

簡單來說，低強度脈沖超聲波刺激不僅減少了微電極周圍的炎癥反應，還提高了腦機接口的性能。未來，我們或許能更好地利用這些技術，讓腦機接口成為現(xiàn)實！

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