科學家們已經開發出一種先進的新型大腦傳感器，有望將癌症和癲癇治療的安全性和效率提升到新的高度。這種突破性的設備能夠以破紀錄的分辨率記錄大腦表面的電信號，這可以幫助神經外科醫生更好地區分健康和病變組織，同時也加深了我們對人類大腦功能的理解。
這個全新的設備是加州大學聖迭戈分校的工程師們的傑作，也就是所謂的皮質腦電圖（ECoG）傳感器。這些傳感器在手術過程中通常被放置在暴露的大腦皮層上，以記錄發出的電信號，並顯示出大腦組織的哪些區域是活躍的。這反過來可以使神經外科醫生安全地切除腦腫瘤或癲癇發作起源的組織部分，而不觸及健康組織。
因此，能夠更精確地做到這一點將改善對健康的、有功能的腦組織的保護，而這正是加州大學聖迭戈分校研究人員正在追求的目標。今天使用的ECoG設備大多由16到64個傳感器組成，儘管一些研究級別的例子可以包括多達256個。加州大學聖迭戈分校的團隊通過一些關鍵的工程突破，能夠生產具有1024個或2048個傳感器的ECoG網格。
臨床上批准的ECoG網格的特點是傳感器間隔一厘米（0.4英寸），以避免它們之間的干擾問題。該團隊通過使用納米級的鉑金棒，能夠生產出密度大得多的網格，這比目前使用的扁平鉑金傳感器提供了更大的感應表面積，並允許在每個單位面積上放置100個傳感器，而不是一個，或100倍的空間分辨率。
這些棒子被放置在一種叫做對聚對二甲苯的柔性生物相容性材料上，間隔一毫米，由此產生的傳感器網格的厚度只有今天使用的網格的1/100左右，約10微米厚，或約為人類頭髮大小的十分之一。這種薄度和靈活性使傳感器網格能夠在微妙的運動中更好地附着在大腦上，例如由心跳驅動的運動，從而使連接更緊密，讀數更清晰。
科學家們通過一系列實驗證明了他們的新傳感器網格的能力，其中包括使用1024個傳感器版本直接記錄19名接受手術的病人的腦組織信號。他們還用這些傳感器繪製了四個不同受試者在運動任務中的大腦關鍵區域，還首次用它們繪製了老鼠大腦的皮質柱，這在以前只能用針和電刺激來實現。
為了給耐藥性癲癇和腦腫瘤患者提供新的選擇，研究人員現在正在努力爭取該技術的臨床批准。他們前進的目標之一是開發一個無線版本，一次可使用30天。此外，科學家們希望這項技術能夠通過在執行某些任務時解釋大腦的電信號來進一步了解大腦如何工作。
監測和解釋這些腦電波是一個高度活躍的研究領域，可能會產生廣泛的影響，從實現對假肢的精神控制，到治療記憶喪失，再到無需智能手機即可與數字世界互動。該團隊通過使用傳感器監測與手指感覺和手抓握相關的大腦活動來探索這一點。
該研究發表在《科學轉化醫學》雜誌上。