磁電納米圓盤無創刺激大腦深部

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據最新一期《自然·納米技術》雜志報道，美國麻省理工學院的研究人員開發了一種新型磁電納米圓盤，為無創刺激大腦提供了一種新方法，有望替代傳統的植入式或基因改造療法。

腦深部電刺激術(DBS)通過在目標大腦區域植入電極來治療帕金森病和強迫癥等神經和精神疾病。盡管其療效顯著，但DBS的手術難度和潛在并發癥限制了這種侵入性手術的應用范圍。

新型磁電納米圓盤則提供了一種更加溫和且無創的方式來達到類似的效果。這些納米圓盤由雙層磁性核心和壓電外殼組成，直徑約為250納米，僅為人類頭發絲寬度的1/500。它們可以直接注射到特定的大腦區域，并通過體外施加磁場隨時激活。磁性核心具有磁致伸縮性，這意味著它在磁化時會改變形狀。

圓盤形狀是其高效性的關鍵因素之一。之前使用的球形磁性納米顆粒的磁電效應非常微弱。而圓盤形狀具備的各向異性使磁致伸縮效應增強了1000倍以上。

在實驗中，研究人員首先將納米圓盤添加到培養的神經元中，并利用磁場短脈沖按需激活這些細胞。這種刺激不需要任何基因改造。隨后，他們將一小滴磁電納米圓盤溶液注射到小鼠大腦的特定區域。只需開啟附近的較弱電磁鐵，即可觸發顆粒在該大腦區域釋放微弱的電擊。通過切換電磁鐵，可以遠程開啟和關閉這種刺激。

磁電納米圓盤能夠刺激與獎賞感受相關的大腦深部區域，即腹側被蓋區。此外，研究人員還刺激了與運動控制相關的另一個大腦區域，即丘腦底核，這是帕金森病患者通常植入電極的位置。結果表明，研究人員成功調節了運動控制，甚至能夠在健康小鼠的大腦一個半球注射納米圓盤后，使用磁場誘導小鼠旋轉。

這一創新技術不僅為神經疾病的治療提供了新的可能性，也為未來的非侵入性腦科學研究開辟了新的途徑。