磁电纳米圆盘无创刺激大脑深部

科技日报北京10月10日电 （记者张佳欣）据最新一期《自然・纳米技术》杂志报道，美国麻省理工学院的研究人员开发了一种新型磁电纳米圆盘，为无创刺激大脑提供了一种新方法，有望替代传统的植入式或基因改造疗法。

脑深部电刺激术（DBS）通过在目标大脑区域植入电极来治疗帕金森病和强迫症等神经和精神疾病。尽管其疗效显著，但DBS的手术难度和潜在并发症限制了这种侵入性手术的应用范围。

新型磁电纳米圆盘则提供了一种更加温和且无创的方式来达到类似的效果。这些纳米圆盘由双层磁性核心和压电外壳组成，直径约为250纳米，仅为人类头发丝宽度的1/500。它们可以直接注射到特定的大脑区域，并通过体外施加磁场随时激活。磁性核心具有磁致伸缩性，这意味着它在磁化时会改变形状。

圆盘形状是其高效性的关键因素之一。之前使用的球形磁性纳米颗粒的磁电效应非常微弱。而圆盘形状具备的各向异性使磁致伸缩效应增强了1000倍以上。

在实验中，研究人员首先将纳米圆盘添加到培养的神经元中，并利用磁场短脉冲按需激活这些细胞。这种刺激不需要任何基因改造。随后，他们将一小滴磁电纳米圆盘溶液注射到小鼠大脑的特定区域。只需开启附近的较弱电磁铁，即可触发颗粒在该大脑区域释放微弱的电击。通过切换电磁铁，可以远程开启和关闭这种刺激。

磁电纳米圆盘能够刺激与奖赏感受相关的大脑深部区域，即腹侧被盖区。此外，研究人员还刺激了与运动控制相关的另一个大脑区域，即丘脑底核，这是帕金森病患者通常植入电极的位置。结果表明，研究人员成功调节了运动控制，甚至能够在健康小鼠的大脑一个半球注射纳米圆盘后，使用磁场诱导小鼠旋转。

这一创新技术不仅为神经疾病的治疗提供了新的可能性，也为未来的非侵入性脑科学研究开辟了新的途径。