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美發明極細石墨烯感測器研究人腦

  • 發佈時間:2014-10-23 01:30:37  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  科技日報訊 (記者毛宇)美國防部先進項目研究局(DARPA)與威斯康辛大學麥迪遜分校的研究人員共同研發出一項人腦研究技術,可探究人腦神經結構與功能的聯繫。該技術用石墨烯做感測器,厚度僅相當於4個原子,首次可相容光學和電學手段同時觀測。研究報告最近刊登在《自然·通訊》雜誌上。

  “這一技術表明,在對腦部神經網路活動進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·韋伯説。

  據物理學家組織網10月22日(北京時間)報道,這一新設備利用石墨烯做感測器,可以導電,但厚度不到一奈米,並且比現在的金屬觸點細了幾百倍。這麼細的材料可以讓大部分波段的幾乎所有光通過,從而使光學和電學手段在這裡相互相容。此外,石墨烯對生物系統無毒害,比之前的試驗材料進步了許多。

  石墨烯獲2010年諾貝爾物理學獎,超分辨熒光顯微鏡摘得了2014年化學獎。目前,腦功能研究的技術支柱是神經元信號電子監控與模擬,而新興的光學技術利用光子進行研究,從而為神經網路結構的可視化以及腦結構開發開闢了新路。電子技術和光學技術相互區別同時優勢互補,如果一起利用,將可能有利於進行高解析度腦部研究。在此次研究之前,這些技術的融合併非易事,因為傳統的金屬電極太厚,往往大於500奈米,所以難以透光,進而與許多光學技術不相容。

  透析腦部的解剖結構與功能一直是神經科學領域所追求的目標,同時也是奧巴馬政府“人腦計劃”研究項目的重中之重。DARPA希望下一代神經科學技術可以反映出神經網結構和功能的關係。科研人員希望提升這一新研發工具的性能,從而可以同時測量任意移動目標的神經元功能、動態和行為。

  韋伯説:“現在,我們有機會直接一探究竟,去觀察、測量和模擬神經回路,從而探索這些聯繫,並確認大腦回路的功能。這一發現能幫助我們有效了解和治愈腦部創傷與疾病。”

  總編輯圈點

  除了技術本身,我更關注其支援者DARPA。40多年來,該機構從網際網路、全球定位系統、隱身戰機、鐳射武器到當前炙手可熱的X-37B空天飛機,幾乎涉及了從基礎研究到高端應用的所有領域,引領著美國乃至世界軍民高技術研發的潮流,是美國科技競爭力的保證。因此,本項技術不光為人腦研究提供了“既看得見又測得準”的新方法,有望推動人工智慧研究和人機物理介面開發,同時還是研究美國高科技佈局並尋找彎道超車途徑的一個典型案例。

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