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出品：科普中國

作者: 石霧遙

監製：中國科普博覽

你能想象嗎？在未來，隻需要輕輕一針，就能在腦內(nei) 植入電極，外加一些醫療手段的協助，就能為(wei) 神經係統疾病患者解決(jue) 困擾生活的病症。

這個(ge) 看似遙遠的設想，可能離成功又進了一步。在最近發表的《科學》期刊上，科學家們(men) 成功實現了在生物體(ti) 的腦袋中植入電極，讓人們(men) 再一次看到了科技改變生活的希望！

大腦

（圖片來源：Veer圖庫）

如何實現在腦中植入電極？

那麽(me) ，科學家們(men) 是怎麽(me) 實現在生物體(ti) 內(nei) 定位安裝導電電極的呢？

科學家們(men) 配製了一種多組分的混合物凝膠，混合物中均為(wei) 無毒的成分。當混合物凝膠注射入體(ti) 內(nei) 後，體(ti) 內(nei) 神經組織周圍的內(nei) 源酶會(hui) 催化混合物中的前體(ti) 發生一係列氧化聚合交聯反應，生成離子-電子混合導電聚合物，最終形成在生物體(ti) 內(nei) 長期穩定的均勻軟電極。

電極形成過程

（圖片來源：參考文獻1）

科學家將這種凝膠注入到斑馬魚的腦袋、尾鰭、心髒和水蛭神經組織的周圍，發現在生物體(ti) 內(nei) ，凝膠接觸到身體(ti) 中的天然分子後，自身結構的改變造成在體(ti) 內(nei) 產(chan) 生導電性。這種電極不會(hui) 對生物體(ti) 的組織產(chan) 生傷(shang) 害，也不會(hui) 引起機體(ti) 的免疫排斥反應。

簡單地說，就是科學家們(men) 研究出了一種既對生物體(ti) 無害，生物體(ti) 也不排斥的凝膠。這種凝膠進入生物體(ti) 內(nei) 之後，可以通過結構的改變產(chan) 生導電性。

該方法成功將導電材料定位到了生物體(ti) 內(nei) 特定的神經組織周圍，為(wei) 神經刺激創造了適合的交互界麵。隨著科學技術的進一步發展，在生物體(ti) 內(nei) 創造出集成電子電路是完全可能的！

生物體(ti) 內(nei) 形成電極

（圖片來源：參考文獻1）

在身體(ti) 中還能植入哪些“高科技”

除了在神經附近植入電極，人體(ti) 內(nei) 還有其他能夠植入的“高科技”，為(wei) 有需要的人群們(men) 帶來福音。

神經植入物

為(wei) 了緩解神經功能性障礙為(wei) 人體(ti) 帶來的不便，美國國防部和美國國立衛生研究院投入了大量的資金進行神經植入物的研究。

神經植入物是一種可以與(yu) 人體(ti) 內(nei) 的神經元相互作用，感應神經元的特殊裝置。當我們(men) 發生思考或記憶等行為(wei) 時，我們(men) 大腦內(nei) 的神經元便會(hui) 被激活，發射出可以被植入記錄的脈衝(chong) 電波。

因此，植入的裝置可以很好地記錄腦內(nei) 神經的具體(ti) 活動。基於(yu) 此，便可實現對於(yu) 神經係統的外界操控。通過此技術，可以實現記憶的改善，減少腦部神經功能障礙等。

大腦記憶

（圖片來源：Veer圖庫）

人工心髒

心髒是保證人活著的動力，心髒一旦病變，會(hui) 直接影響人的生存。幸好有磁懸浮人工心髒，為(wei) 更多心髒病患者帶來了希望。

人工心髒類似於(yu) 戴在腰間的擴音器，厚度不到3厘米，直徑也隻有5厘米，重量不足半斤，十分便攜。人工心髒的工作原理涉及到永磁鐵和電磁鐵的特性，通過兩(liang) 者的有效調節，實現血泵體(ti) 積的降低。此外，研究者成功讓人工心髒與(yu) 體(ti) 內(nei) 血液相容，從(cong) 而解決(jue) 了體(ti) 外排斥及血栓問題。

不過，有一點特別要注意。人工心髒是需要時刻保證有電量的，一旦斷電便會(hui) 對人生命造成危險，因此要保證日常生活中不能斷電。

心髒

（圖片來源：Veer圖庫）

結語

現代科學的發展，幫助我們(men) 實現了很多看似天馬行空的設想，也幫助苦受病症折磨的人們(men) 看到新的希望。相信隨著科學的進一步發展，植入人體(ti) 的“高科技”將會(hui) 具有更穩定、更強大的功能，能夠真正惠及人類，進一步實現科技改變生活。

參考文獻：

[1] Strakosas, Xenofon; Biesmans, Hanne; Abrahamsson, Tobias; et al. Metabolite-induced in vivo fabrication of substrate-free organic bioelectronics. Science, 2023, 379, 6634, 795-802.

[2] 方思源. 離心式磁懸浮心髒泵支承特性研究[D]. 武漢理工大學, 2012.

[3] 楊丹，等. 植入式神經微電極. 材料導報. 2020,34(01).

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