鸟的大脑能治愈人类吗？
新技术让波士顿大学的澳门威尼斯人注册网站研究人员可以窃听鸟类的大脑
被麻醉的斑胸草雀平静地睡在实验室的桌子上，除了头顶，它的头上长着一小束羽毛，上面有一个肉质的椭圆形，羽毛、皮肤和骨头都被剥了下来。 (注意：在这个实验中没有鸟受到伤害。) In fact, for the next year or two after this surgery, Tim Gardner and his lab assistants will monitor the finch as it fulfills a primal urge: to sing.
该手术将在雀的大脑中植入由波士顿大学艺术与科学学院生物学助理教授加德纳发明的小力浦特碳纤维电极。 接下来会发生什么，可以在后墙上的笼子里看到。 在那里，另一只已经植入电极的雀来回跳跃，一根电线从它的头部拖到附近的控制台。 屏幕上显示着控制雀鸣的大脑神经元的峰值。
这不是一个观鸟者的爱好：这些读数告诉加德纳，当雀鸟完成它的任务时，特定的神经元类型是如何被激活的。 这项技术使我们得以窥探另一个物种的思想，也有助于人类衰弱疾病的治疗，可能包括肌萎缩性侧索硬化症（ALS，或卢·格里克病）、帕金森氏病、类风湿性关节炎，甚至哮喘和不孕症。
Finches “are just driven to sing, even if they’re alone,” says Gardner, who also holds an appointment at the BU College of Engineering and recently won a three-year 创新职业发展教授, given by BU to assistant professors doing promising work towards future licensed technology. “我们在他们唱歌时偷听他们的大脑，但他们在做所有艰苦的工作。 为了稳定地创作这首歌，他们花了成百上千个小时来练习。”
到目前为止，监测这些羽毛大师的大脑一直受到现有笨重电极的阻碍，这些电极会破坏血管，破坏组织并诱导鸟类的免疫系统排斥植入物。 Gardner已经用他的微型发明——他正在申请专利——澳门威尼斯人注册网站研究雀类的大脑三年了。 碳纤维的长度不超过一厘米，直径为4微米； 16捆在一起就像一点胡茬。
这么小的电极可以植入鸟类的身体而不会排斥它们； 加德纳的实验室在一两年的时间里一直在记录一些雀类的脑电波。 其中蕴藏着帮助人类的潜力：电极足够小，也可以进入人类头发大小的内脏神经（加德纳的实验室已经在这种神经中植入了16个电极）。 Pharmaceutical companies are researching such so-called electroceuticals to stimulate nerves and restore bodily function in patients with diseases that can respond to nerve stimulation. 一些公司正试图开发基于加德纳技术的疗法。
微电极已经存在了几十年，但是“为了在所有这些领域发挥作用，电极真的需要小型化，”Gardner说。 挑战在于，这种微小的纤维不够坚硬，无法植入，而且还没有人成功植入多纤维阵列。 Gardner说：“我们花了数百个小时来处理这些小纤维，然后发现将纤维浸入水中并去除它们会使它们粘在一起，类似于湿画笔的刷毛。” 一旦干燥，聚集的碳链就足够坚硬，可以植入，但当植入大脑时，它们会张开，不会穿透血管。
它们所揭示的，不亚于斑胸草雀的思维活动。 “当他们唱歌时，他们总是试图改进他们的歌曲，”加德纳说。 “这是一个我们想要详细了解的过程——鸟类是如何通过试错学习来保持它们的歌声的。” 通常，实验室对一只鸟进行一周左右的监测，然后在一两年后获得新的读数，通过留在头骨上的连接器将鸟插入大脑扫描机器。 随着时间的推移，通过这样的检查，澳门威尼斯人注册网站研究人员澳门威尼斯人注册网站研究了记忆稳定性和运动技能维持的细胞基础。
Gardner说，电极长时间持续工作的能力可能意味着，除其他外，ALS患者“可以接受大脑植入物来控制光标并与世界联系”，像患有ALS的著名物理学家斯蒂芬·霍金一样，通过计算机进行交流。 “A real tragedy of existing technologies is that they often stop functioning after a period of a month or two,” Gardner says, “and this is clearly related to the large, stiff structure of existing electrodes.” His work, funded by the National Institutes of Health and its 大脑主动, gave Gardner’s lab funds to develop stimulating electrodes based on these small fibers.
加德纳最初学的是物理学，后来进入生物学，既是出于个人兴趣，也是出于科学兴趣。 十年前，“当我在决定是否要做鸟类歌唱相关神经科学的博士后工作时，我的岳母被诊断出患有ALS。 我记得我真的认为我有能力在这个领域产生影响，但我在智力上被另一个领域所吸引，即鸟类的基础神经生物学和感觉声乐学习。 “我记得这是一个非常艰难的决定。 我觉得，如果我追随自己的激情，我就不会最终制造出治疗ALS的设备。” 事实证明，这两种兴趣在他目前的澳门威尼斯人注册网站研究中融合在一起。 （加德纳说，他岳母的病情进展缓慢，“在很多方面都做得很好”。）
加德纳的工作在减轻人类痛苦方面的潜在交叉是教务长办公室选择他为创新职业发展教授的原因之一。
“作为一所全球性的澳门威尼斯人注册网站研究型大学，每天看到创新的拥抱和令人兴奋的想法发展成有影响力的、商业上可行的解决方案，这是鼓舞人心的，”大学教务长让·莫里森说。 “加德纳教授在捕捉动物神经记录方面进行的转化澳门威尼斯人注册网站研究代表了系统神经科学的重大技术进步，并展示了通过独创性和难以置信的辛勤工作可以实现的目标。”
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