美發(fā)明極細石墨烯傳感器研究人腦

　　美國防部先進(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)結構與功能的聯(lián)系。該技術(shù)用石墨烯做傳感器，厚度僅相當于4個(gè)原子，首次可兼容光學(xué)和電學(xué)手段同時(shí)觀(guān)測。研究報告最近刊登在《自然·通訊》雜志上。

　　美發(fā)明極細石墨烯傳感器研究人腦

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

　　據物理學(xué)家組織網(wǎng)10月22日(北京時(shí)間)報道，這一新設備利用石墨烯做傳感器，可以導電，但厚度不到一納米，并且比現在的金屬觸點(diǎn)細了幾百倍。這么細的材料可以讓大部分波段的幾乎所有光通過(guò)，從而使光學(xué)和電學(xué)手段在這里相互兼容。此外，石墨烯對生物系統無(wú)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 )結構的可視化以及腦結構開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了新路。電子技術(shù)和光學(xué)技術(shù)相互區別同時(shí)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。

　　透析腦部的解剖結構與功能一直是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域所追求的目標，同時(shí)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)結構和功能的關(guān)系?？蒲腥藛T希望提升這一新研發(fā)工具的性能，從而可以同時(shí)測量任意移動(dòng)目標的神經(jīng)元功能、動(dòng)態(tài)和行為。

　　韋伯說(shuō)：“現在，我們有機會(huì )直接一探究竟，去觀(guān)察、測量和模擬神經(jīng)回路，從而探索這些聯(lián)系，并確認大腦回路的功能。這一發(fā)現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(diǎn)

　　除了技術(shù)本身，我更關(guān)注其支持者DARPA。40多年來(lái)，該機構從互聯(lián)網(wǎng)、全球定位系統、隱身戰機、激光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(lǐng)域，引領(lǐng)著(zhù)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(jiàn)又測得準”的新方法，有望推動(dòng)人工智能研究和人機物理接口開(kāi)發(fā)，同時(shí)還是研究美國高科技布局并尋找彎道超車(chē)途徑的一個(gè)典型案例。