12、可植入大脑的仿生电子设备：用于海马体记忆功能的神经假体

可植入大脑的仿生电子设备：用于海马体记忆功能的神经假体

在生物医学科学领域，修复人类大脑是一个极具挑战性的前沿课题。研究人员致力于开发用于中枢神经系统的假体，以替代因损伤或疾病而丧失的高级思维过程。这种新型神经假体与传统的耳蜗植入体、人工视网膜以及功能性电刺激（FES）有着本质区别，它旨在用永久植入受损区域的硅神经元取代大脑中枢区域受损的神经元，恢复受损大脑区域的计算功能，并将计算结果传输到神经系统的其他区域。

植入式神经假体的必要条件

要使植入式微芯片成为有效的神经假体，需满足以下六个必要条件：
1. 仿生特性 ：微芯片必须具有真正的仿生特性，其内置的神经元模型应具备真实生物神经元的特性，这需要基于实验对神经元的信息处理能力有深入理解。
2. 网络模拟能力 ：只有当生理或认知功能出现明显损伤时，才需要神经假体。生理或认知功能是神经元群体在相互连接网络中相互作用的结果，因此生物逼真的神经元模型应能串联成网络模型，以模拟这些现象。
3. 小型化 ：神经元和神经网络模型必须足够小型化，以便能够植入，这通常需要将其集成到微芯片电路中，可能涉及混合模拟 - 数字设备设计。
4. 双向通信 ：微芯片或多芯片模块必须能够与现有的活体神经组织进行双向通信。虽然电子系统和神经系统都能产生和响应电信号，但大脑中神经元的区域特异性、非均匀分布对神经元/硅接口的架构提出了很大限制。
5. 个性化适配 ：大脑结构和功能特征的表型和发育表达存在差异，因此每个假体设备都需要适应个体患者，在神