用于刺激大脑神经网络的光电接口

在过去的几十年里，旨在寻找恢复大脑功能方法的研究呈指数级增长。脑功能恢复任务的跨学科方法结合了再生医学的互补方法和方法，以及神经工程提出的方法。生物学方法是基于激活大脑的再生能力和细胞移植，而工程策略包括神经调节方法，创建替代或桥式神经假体或开发脑机接口。工程方法是创造一种生物混合结构，以某种方式将人工控制设备与大脑连接起来:它阻碍神经元活动，或者相反，启动这种活动。

据物理与技术研究所初级研究员Svetlana Gerasimova介绍，俄罗斯科学家与来自马德里技术大学(西班牙)的同事一起提出并开发了一种光电接口，用于电子类神经元发生器和大脑活神经元的相互作用(图1)。

“设计的界面不同于现有的作用方法大脑神经元。它使用光纤通道将信号从人造电子神经元传输到活神经元(图2)。同时，与已知的光遗传学方法不同，不需要对神经元进行技术上困难和昂贵的基因修饰来刺激。对活神经元的刺激是借助在输出端的光电转换获得的电信号来进行的光纤Svetlana Gerasimova说。

联合国大学辐射物理学院振荡理论和自动控制系的研究员米哈伊尔·米申科(Mikhail Mishchenko)指出，使用光纤而不是传统金属线的主要优点是电隔离，这就排除了由于击穿或电磁效应对脑组织造成电损伤的可能性。

“此外，光纤提供了另一个重要的优势:通过使用有源光纤而不是无源光纤，可以提高接口在影响大脑神经元方面的有效性。因此，适应性刺激将成为可能，其有效性将取决于光纤通道的当前状态，它再现了突触可塑性的效果，”米哈伊尔·米申科总结道。

所提出的系统在刺激脑电生理活动方面的有效性神经元在海马体的一个幸存部分已经被证明。它可以用来开发自适应系统，以恢复大脑活动或替换大脑的个别部分大脑受损伤的受损伤的或受神经退行性疾病影响的