本期关键词：脑机接口、脑康复、人工智能、全息技术、仿生应用
、复旦研制出国内首款无线脑机接口芯片，有望下半年商用
在近日举行的IEEE（电气与电子工程师协会）国际电路与系统年会上，复旦大学类脑芯片与片上智能系统研究院发表的无线脑机接口芯片设计论文荣获“最佳学生论文奖”。
这款芯片已流片4次，是国内首款无线脑机接口芯片。以它为核心部件的无线脑机接口系统正在接受上海脑科学家的测试，有望今年下半年投入商用。
这款64通道脑机接口芯片以每秒54兆比特的无线数据传输，同时支持使用3.56兆赫兹频段进行无线能量充电与指令传输。在使用5毫安小时纽扣电池且保持每秒54兆比特数据传输率的情况下，这款芯片模组的续航时间超过4小时。它的每个神经元采集通道的输入参考噪声只有6.7微伏，每个通道的功耗仅为纳瓦（纳瓦等于0的负9次方瓦）。整颗芯片面积小于6平方毫米，模组体积小于3立方厘米，总重量不超过3克，能很好满足不同活体实验的需求。
在华东师大脑功能基因组学教育部重点实验室，我们可以看到几只头戴电极帽的小鼠。每个电极帽有64根电极植入小鼠大脑，将其信号引导至脑机接口芯片模组。“大脑神经元活动的电信号属于模拟信号，这颗芯片能把模拟信号转化成数字信号，这样电脑才能进行存储和分析。”林龙年解释说，芯片每个通道每秒能采集4万个数据点，最终在电脑屏幕上呈现出活动神经元的电信号波形图。
、脑机接口新突破，瘫痪人士可以意念操控机械臂吃蛋糕
一位名为BuzChmielewski的男子，曾在一次出海冲浪时不幸遭遇意外，四肢瘫痪。从正值十几岁的大好年华到此后的30余年里，BuzChmielewski的手臂几乎不能做出任何活动。但这位男子做出大胆的决定，与约翰斯·霍普金斯大学医学院、应用物理实验室研究团队的最新实验，一起挑战脑机接口新突破技术。
最终，他能意念操控机械臂，灵活地切蛋糕吃蛋糕，实现了长久不能实现的生活行动愿望。
09年月，在长达0个小时的手术中，外科医生将6个电极植入了BuzChmielewski的大脑，一半布置在运动皮层，一半在感觉皮层，它们的大小分别跟蚂蚁的大小差不多，并能通过细电线将它们连接到一个复杂的计算机系统来完成脑信号的采集和计算，旨在改善其双手对外界的感知，实现传说中的意念控制。
具体来讲，BuzChmielewski的大脑两侧（控制运动和触觉的区域）植入了皮质内微电极阵列传感器。手术中团队还用到了一种首创的方法，通过实时绘制大脑活动图来确定放置电极的最佳位置。
手术后，约翰斯·霍普金斯大学医学院、应用物理实验室两个团队开始了近年的联合研究，终于达到了上述这一重要的里程碑。
如下图所示，约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室工程师FrancescoTenore博士站在BuzChmielewski一侧，密切
图.仿生水凝胶纤维的制备、结构分析与应用
研究人员将细菌纤维素（BC）水凝胶加工成具有仿莲丝微米螺旋结构的水凝胶纤维（BHF），该水凝胶纤维兼具较高的强度和韧性，同时具有优异的亲水性和生物相容性，此外，仿生螺旋结构还赋予了该材料与人体皮肤相近的弹性模量，在伤口处受力变形时，BHF可有效缓冲并吸收能量，并与人体组织实现同步形变，从而避免割伤伤口造成二次伤害。相对于传统的棉线或聚合物线，水凝胶纤维缝线具有高生物相容性、高含水量、低刺激性和低摩擦阻力等特点，在保护受损组织，促进伤口愈合以及减少不良反应方面都具有显著的优势，因此有希望成为下一代新型高端手术缝线。相关研究成果以“Bio-InspiredLotus-Fiber-likeSpiralHydrogelBacterialCelluloseFibers”为题发表在NanoLetters上。目前该材料相关专利已审核通过并获得授权。
与高分子链形成的水凝胶不同，具有螺旋结构的BHF是一种由三维纳米纤维网络构成的水凝胶，因此具有独特的力学性能。研究人员沿截面方向对预处理过的BC水凝胶施加恒定的切向力，让水凝胶的两侧受到相反的切向力，从而发生局部塑性变形，导致水凝胶螺旋扭曲。在BC水凝胶两侧的塑性变形过程中，纤维素纳米纤维三维网络中的氢键被切向力破坏，三维网络产生滑动和变形。撤除切向力后，纳米纤维之间的氢键发生重组，纤维的螺旋结构被固定，由此制得了具有仿生螺旋结构的高性能细菌纤维素水凝胶纤维。因具有这种仿生螺旋结构，BHF的韧性可以达到约6.3MJm-3，是未处理的BC水凝胶纤维的9倍以上，同时，细菌纤维素水凝胶的三维纳米纤维网络使BHF具有超过90MPa的高强度。其特有的纤维素纳米纤维网络和仿生螺旋结构为该材料带来了独特的“可拉伸、不回弹”的力学性能，为其在高端手术缝线领域的应用打下了良好的基础。
9、我国自主研发“三层仿生”人工血管完成首例腹主动脉置换术
据新华网从中医院获悉，医院血管中心主任舒畅教授团队于月5日运用我国自主研发的“三层仿生”聚氨酯人工血管，完成了首例巨大腹主动脉瘤人工血管置换手术，患者即将出院。
据了解，接受治疗的是一名64岁的男性患者，患有巨大的腹主动脉瘤合并双侧髂内动脉瘤。结合患者的病理特点，舒畅决定采用目前我国自主研发的聚氨酯人工血管来替换病人的病变血管。
手术于月5日下午点开始，从主动脉阻断，到人工血管置换完毕并恢复自主血液循环，仅用了75分钟。这名患者术后第二天即转出重症监护病房，目前已经可以下地行走，并且恢复流质饮食，不久即将出院。
舒畅介绍，这款完全由我国自主研发的“三层仿生”人工血管，目前正处于临床试验阶段。整个手术过程中没有给患者输血，国产聚氨酯人工血管具有防针眼渗血效果好、柔顺性好、易于缝合、与周围组织无粘连等特点，优于进口涤纶人工血管。
0、科研人员利用器官芯片技术模拟新冠病*感染诱发肺损伤和免疫反应
中国科学院昆明动物研究所官方网站3日发布消息称，中科院大连化学物理研究所秦建华研究员团队与该所郑永唐研究员团队合作，利用器官芯片技术建立一种体外肺器官微生理系统，模拟新冠病*感染人体导致的肺组织损伤和免疫反应等，为新冠病*致病机制研究和快速药物评价等提供新策略和新技术。
器官芯片是一种新兴前沿交叉科学技术，它融合物理、化学、工程学和生物学等多学科方法，可在几平方厘米大小的流控芯片上仿生构建多种人体组织器官的微缩模型，用来反映人体器官的关键结构与生物功能。特别是，它有可能以前所未有的方式在体外再现人体对多种外界因素刺激的响应，在生命科学研究、疾病研究和新药研发等领域具有广泛应用潜力。
在此项研究中，研究者首先利用器官芯片技术仿生构建人体肺泡功能单元，并进一步开展新冠病*感染实验。研究者从人体肺组织复杂结构与功能特点出发，在具有多层分腔设计的可灌注微芯片中模拟人体肺泡组织微环境；实验中，在芯片多孔膜两侧(肺泡侧/血管侧)的微腔内，通过人肺泡上皮细胞、肺微血管内皮细胞和人外周血免疫细胞的动态共培养，建立包含多种人源细胞、机械流体和组织界面等复杂因素的功能性肺泡-毛细血管屏障，然后开展芯片上的新冠病*感染实验。
结果显示，当芯片上肺泡侧上皮细胞暴露于新冠病*后，上皮细胞内可见大量病*复制，并出现肺组织屏障完整性破坏。转录组分析发现，SARS-CoV-感染在两种细胞中触发不同的响应机制，分别激活了上皮细胞中I型干扰素通路和内皮细胞中JAK-STAT通路等。根据病*载量计算，人肺泡上皮细胞呈现更强的病*易感性，是病*复制的主要场所，而人肺微血管内皮细胞中病*载量较低，提示病*可能通过感染肺上皮细胞间接影响内皮细胞。
此外，研究发现，病*感染还可导致芯片血管侧人外周血免疫细胞在血管内皮细胞上的粘附增加，并释放大量炎症因子(如IL-β，IL-6，IL-8，TNF-α)，提示新冠病*感染肺组织可能通过激活人体免疫细胞释放大量炎症因子，诱发肺微血管内皮损伤。利用该模型，研究者还对抗病*化合物的药效进行初步测试和评价。
*本文由CyberDaily采编，资料来源互联网
未来已来，只是分布不均匀。
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