为下一代大脑植入设计的石墨烯芯片

初创公司 Inbrain Neuroelectronics 正在试验使用石墨烯芯片的脑机接口 (BCI)。脑机接口允许人们通过脑信号直接控制计算机。该公司已经计划今年夏天在曼彻斯特大学进行首次石墨烯脑机接口测试，测试将会在一名患者的脑肿瘤切除手术中进行。

脑机接口并不是一项新技术，马斯克的 Neuralink 的第一位患者现在已经能够仅用大脑来玩电脑游戏。然而，石墨烯芯片的创新之处在于它不使用金属材料。石墨烯仅由碳组成，因此不容易发生法拉第反应。

法拉第反应是一种电化学过程，当在金属电极和电解质溶液之间施加电压时，二者之间会发生这种反应。一个常见的例子是氧化（如生锈）。大多数脑机接口由金属材料制成，而人脑实际上漂浮在一种水溶性电解质中。因此，为了防止脑机接口过早降解，大多数脑机接口只能接收信息。

Inbrain 的首席执行官兼联合创始人 Carolina Aguilar 表示：“金属会发生法拉第反应，实际上使所有电子相互作用，降低其传递信号回到大脑的有效性。”IEEE Spectrum 报道说，Aguilar 还表示，由于石墨烯由碳制成，它可以在不引发任何法拉第反应的情况下承受高达 200 倍的电压。

这意味着 Inbrain Neuroelectronics 可以使用其石墨烯脑机接口来读取信号并刺激患者的大脑。该公司预计其设备将在作为治疗工具发送的数百万次脉冲中保持稳定。然而，该公司计划逐步推进，目前还不会在该应用上测试芯片。

石墨烯脑机接口的首次应用

在任何脑机接口测试之前，必须评估其对人体的生物相容性。Aguilar 说：“过去三年中，我们通过各种大型动物的安全性研究，一直在进行生物相容性研究。所以现在我们可以获得这些绿灯来证明对人类的额外安全性。”

除了今年夏天即将进行的脑手术，石墨烯芯片还被应用于帕金森病的治疗。Aguilar 补充道：“对于帕金森病的治疗，我们一直在进行不同的临床前研究，这些研究表明与目前的商业技术相比，在减轻帕金森病症状方面具有合理的优越性。”

Inbrain 芯片首先会记录大脑发出的运动指令信号——例如，当患者想要移动手时。除此之外，它还会寻找与帕金森病相关的病理性生物标志物，如震颤和僵硬。通过监测这些信号，Inbrain 芯片可以看到帕金森病患者的治疗方案效果如何，并相应调整。

Aguilar 说：“帕金森病患者服用大量药物，随着时间推移，这些药物必须不断更换，以应对患者对药物效力的逐渐耐受。我们可以至少减少50%的药物使用量，并希望随着我们设备的精确度提高，未来能减少更多。”

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