李威

西德尼 · 珀科維茲深入淺出地介紹研究人員為研發(fā)更安全、更耐用、惠及更多人群的腦機(jī)接口所做的諸多前沿工作。

人類(lèi)大腦是一種復(fù)雜到驚人的機(jī)器。人類(lèi)大腦皮層擁有800多億個(gè)神經(jīng)元，每個(gè)神經(jīng)元又有1000個(gè)突觸。我們的大腦每秒大約要處理100兆比特的信息。想象一下，要是在我們思考的時(shí)候，嘗試實(shí)時(shí)測(cè)量、提取并解釋我們大腦中的所有信號(hào)，會(huì)是什么場(chǎng)景？記錄大腦曾經(jīng)只是科幻小說(shuō)和電影——比如《X戰(zhàn)警》（X-Men）和《黑客帝國(guó)》（The Matrix）——才有的情節(jié)，但現(xiàn)在，我們真的有可能把大腦同計(jì)算機(jī)連在一起，并且通過(guò)這種系統(tǒng)控制機(jī)械手臂，或者把你腦海中的想法記錄下來(lái)。

腦機(jī)接口（BCI）的作用就相當(dāng)于人類(lèi)大腦和外部設(shè)備（通常是計(jì)算機(jī)）之間的橋梁。腦機(jī)接口收集大腦中的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)分析后將其轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以理解并執(zhí)行的指令。另一方面，腦機(jī)接口也可以用外部信號(hào)調(diào)控大腦。由于神經(jīng)科學(xué)、生物醫(yī)藥學(xué)、物理學(xué)和相關(guān)技術(shù)的共同發(fā)展，我們現(xiàn)在可以借助腦機(jī)接口改變患有嚴(yán)重疾病的人的生活。另外，腦機(jī)接口在機(jī)器人、神經(jīng)科學(xué)、技術(shù)、游戲和計(jì)算機(jī)等諸多產(chǎn)業(yè)中也有廣泛應(yīng)用。

在過(guò)去25年里，腦機(jī)接口讓癱瘓人士得以用思維操作計(jì)算機(jī)。腦機(jī)接口幫助人類(lèi)恢復(fù)了因卒中而喪失的語(yǔ)言能力，讓那些肢體殘缺或癱瘓的人重新獲得相關(guān)功能，至少也能幫助他們操作機(jī)械手臂和手掌。通過(guò)腦機(jī)接口，我們已經(jīng)能診斷出癲癇和其他一些神經(jīng)系統(tǒng)疾病，并且為成千上萬(wàn)人緩解了此類(lèi)病癥。腦機(jī)接口甚至有望讓盲人恢復(fù)視力。

然而，上述例子中的大多數(shù)都需要患者做大腦外科手術(shù)，從而將電極放置在大腦表層（皮層）之上或之內(nèi)，甚至可能會(huì)放到更深的部位。這顯然是有風(fēng)險(xiǎn)的，因?yàn)榭赡軙?huì)導(dǎo)致出血或感染。另一個(gè)問(wèn)題是，研究人員目前還不清楚植入電極會(huì)對(duì)大腦組織產(chǎn)生何種影響、造成何種潛在的傷害，同時(shí)也不清楚電極的效果能持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間。如此種種都意味著，就目前的狀態(tài)來(lái)說(shuō)，電子植入物并不能安全且可靠地長(zhǎng)期幫助數(shù)百萬(wàn)能夠從中獲益的人。實(shí)際上，目前，只有在其他所有治療方案都無(wú)效，或是在實(shí)驗(yàn)中，才會(huì)在人類(lèi)大腦中植入電極——全世界大約有50名生活嚴(yán)重受限（比如癱瘓）的人接受了此類(lèi)手術(shù)——因?yàn)橹挥性谶@種情況下，改善生活水平的收益才會(huì)大于手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

幸運(yùn)的是，部分問(wèn)題的解決方案或許就在物理學(xué)原理和方法中。物理學(xué)可以讓這些電子植入設(shè)備更加安全、更加耐用并且更加廉價(jià)，惠及更多人群。此外，物理學(xué)還能改善腦機(jī)接口的植入方法和使用材料。當(dāng)然，更關(guān)鍵的還是可以通過(guò)光、磁場(chǎng)或超聲波與大腦相互作用的方式完成腦機(jī)接口的植入或者說(shuō)配對(duì)，從而減少或消除做大腦手術(shù)的需要。無(wú)線、便攜或可穿戴的非侵入式腦機(jī)接口可以大大推動(dòng)與大腦相關(guān)的研究和醫(yī)療手段，當(dāng)然也能讓普通人在日常生活中使用。

記錄思想

從古代一直到19世紀(jì)，醫(yī)生和實(shí)驗(yàn)家其實(shí)一直在不經(jīng)意間嘗試各種為醫(yī)學(xué)治療而改變大腦電活動(dòng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。1924年，德國(guó)精神病學(xué)家漢斯 · 伯杰（Hans Berger）把電極放在病患的頭骨上，記錄大腦電活動(dòng)，從而發(fā)明了腦電圖（EEG）技術(shù)。從此，這個(gè)領(lǐng)域便登上了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)殿堂。20世紀(jì)70年代，物理學(xué)家和計(jì)算機(jī)科學(xué)家雅克 · 維達(dá)爾（Jacques Vidal）展示了通過(guò)思維控制外部設(shè)備的過(guò)程——裝配腦電圖的人類(lèi)志愿者通過(guò)思想移動(dòng)電腦屏幕上顯示的光標(biāo)。

目前，腦電圖仍舊是一種頗有價(jià)值的非侵入性工具，可以幫助醫(yī)生診斷癲癇等疾病，查找病人患上此類(lèi)疾病的原因和類(lèi)型，同時(shí)還能研究癡呆、大腦腫瘤和腦震蕩等其他癥狀。然而，腦電圖只能對(duì)大量神經(jīng)元做采樣，而且信噪比很低，因此很難將信號(hào)同特定的大腦活動(dòng)聯(lián)系起來(lái)。

另一方面，植入式電極倒是能直接采樣特定的神經(jīng)元。1998年，在亞特蘭大工作的神經(jīng)學(xué)家菲利普 · 肯尼迪（Philip Kennedy）在一名稱(chēng)為“JR”的病人（他因卒中而癱瘓）的大腦中植入了定制的電極，從而在實(shí)驗(yàn)層面證明了植入式電極可以采樣特定的神經(jīng)元。這位不幸的病患認(rèn)知能力完好，但就是不能移動(dòng)和說(shuō)話了。最后，植入了電極的JR學(xué)會(huì)了用思維控制電腦光標(biāo)拼寫(xiě)單詞同外界交流。

現(xiàn)在，很多研究人員和臨床醫(yī)生都在使用一種植入式電極陣列，也就是布萊克洛克神經(jīng)科技公司的“尤他陣列”。這是一種定制的硅產(chǎn)品，在4毫米×4毫米的絕緣襯底上以400微米的間隔（大約是一粒胡椒粒的大?。┡渲?00個(gè)p型硅電極，組成一個(gè)10×10的陣列。這些電極長(zhǎng)度在0.5～1.5毫米之間，頂端覆有鉑或氧化銥。全球范圍內(nèi)大約有30名飽受各種癱瘓癥狀困擾的患者植入了此類(lèi)設(shè)備。舉個(gè)例子，2015年，南森 · 柯普蘭（Nathan Copeland）就植入了4個(gè)尤他電極?？缕仗m在2004年遭遇車(chē)禍，胸部以下癱瘓。借助這些植入物，柯普蘭可以用思維控制計(jì)算機(jī)，播放視頻，控制機(jī)械手臂。截至寫(xiě)作本文時(shí)，柯普蘭是植入這類(lèi)電極時(shí)間最長(zhǎng)的患者，但我們目前仍未充分了解這種侵入式腦機(jī)接口技術(shù)的真正長(zhǎng)期影響。

減少侵入性

在大腦中植入電極或其他任何人工植入物的問(wèn)題在于，它們會(huì)引發(fā)免疫反應(yīng)，使鄰近的組織發(fā)炎并留下疤痕。從機(jī)械角度上說(shuō)，堅(jiān)硬的電極與柔軟的大腦組織之間顯然也不匹配，這會(huì)放大上述問(wèn)題，進(jìn)而削弱電極性能。

然而，尋找適合做電極和襯底的具備相應(yīng)電性能的耐用生物相容性材料是物理學(xué)和材料科學(xué)面臨的一大挑戰(zhàn)。目前來(lái)看，有希望的候選材料包括柔軟的柔性導(dǎo)電聚合體，以及極薄的電導(dǎo)體，如碳納米管和硅納米線等。

此外，研究人員還在努力通過(guò)調(diào)整現(xiàn)有的醫(yī)療技術(shù)盡可能降低大腦外科手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)。他們通常用支架——一種微小的空心圓柱體——撐開(kāi)人體內(nèi)各種類(lèi)型的血管。支架的一種常見(jiàn)用途是保持冠狀動(dòng)脈暢通，一般認(rèn)為相關(guān)手術(shù)侵入性很小。同步神經(jīng)科技公司開(kāi)發(fā)了一種名為“支架電極”（支架電極記錄陣列）的設(shè)備。從本質(zhì)上說(shuō)，這種產(chǎn)品就是把電極安裝在支架上，然后再把整個(gè)支架永久植入大腦中的一根血管。支架電極可以探測(cè)到大腦信號(hào)，并且通過(guò)無(wú)線的方式把信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)。在人類(lèi)試驗(yàn)中，支架電極可以讓那些癱瘓被試操作計(jì)算機(jī)。

美國(guó)公司神經(jīng)連接（Neuralink，埃隆 · 馬斯克是這家公司的聯(lián)合創(chuàng)始人之一）則在2019年宣布，他們使用了另一種方法開(kāi)發(fā)出了一種腦機(jī)接口，只需使用手術(shù)機(jī)器人就能把它植入頭骨，并且也能在大腦中植入至少1024個(gè)柔性電極。自那之后，神經(jīng)連接就沒(méi)有披露更多信息。不過(guò)，這家公司的產(chǎn)品最近得到了美國(guó)食品藥品管理局（FDA）的批準(zhǔn)，未來(lái)應(yīng)該會(huì)公開(kāi)更多相關(guān)內(nèi)容。無(wú)論具體形式如何，以電極為基礎(chǔ)的腦機(jī)接口未來(lái)仍將扮演重要角色，畢竟它們的空間分辨率高且響應(yīng)迅速，但是，非侵入式腦機(jī)接口也在飛速發(fā)展之中。

光子探索大腦

在電磁波譜中，近紅外光（NIR）的波長(zhǎng)在700～1400納米之間，只要功率密度控制在每平方厘米幾毫瓦以下的水平，近紅外光就能在不造成任何傷害的前提下穿透到頭骨下幾厘米處。一種叫作“光生物調(diào)節(jié)”的非侵入式近紅外方法表明，它的確可以刺激大腦。舉個(gè)例子，在2021年的一項(xiàng)臨床試驗(yàn)中，研究人員將癡呆患者反復(fù)暴露在波長(zhǎng)1060～1080納米的發(fā)光二極管（LED）燈光下。同對(duì)照組對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，在認(rèn)知功能與主觀情緒方面有顯著改善。研究人員認(rèn)為，光可以增強(qiáng)細(xì)胞功能或是減少炎癥，但要想建立確切的理論機(jī)制，還需要更多可靠的相關(guān)研究。

第二種非侵入式方法叫作“功能性近紅外光譜”（fNIRs）。這種方法通過(guò)近紅外光測(cè)量大腦血液循環(huán)中血紅蛋白吸收的光的變化。由于脫氧血紅蛋白吸收近紅外光的方式與氧合血紅蛋白（HbO2）不同，應(yīng)用這種技術(shù)便能繪制大腦活動(dòng)。激活神經(jīng)元需要增加富含氧合血紅蛋白的血液流量，只有這樣才能檢測(cè)大腦功能。實(shí)驗(yàn)時(shí)，研究人員將兩種波長(zhǎng)的近紅外光施加在被試頭骨上，通過(guò)測(cè)量這兩種近紅外光在特定區(qū)域的衰減差異確定哪些大腦區(qū)域處于活躍狀態(tài)。目前，fNIRs已經(jīng)投入臨床應(yīng)用，且美國(guó)可奈爾神經(jīng)科技公司正在開(kāi)發(fā)一款頭戴式fNIRs耳機(jī)設(shè)備。這種設(shè)備用52個(gè)模塊覆蓋用戶頭骨，每個(gè)模塊都有能釋放690納米和850納米激光的激光源以及一個(gè)探測(cè)器。2021年，美國(guó)食品藥品管理局批準(zhǔn)使用該設(shè)備測(cè)試大腦對(duì)迷幻藥物的反應(yīng)。

雖然含氧血流的形成需要幾秒鐘時(shí)間——這使得fNIRs響應(yīng)速度太慢，不足以控制外部設(shè)備——但這種技術(shù)確實(shí)能提供比腦電圖更高的空間分辨率和更好的信噪比，這就意味著fNIRs可以更準(zhǔn)確地探明大腦活動(dòng)。fNIRs頭戴式設(shè)備甚至可以測(cè)量被試自由運(yùn)動(dòng)時(shí)的大腦活動(dòng)，這使得繪制大腦圖譜和診斷不同情況下的神經(jīng)系統(tǒng)狀態(tài)成為可能。

使用另一種方法——叫作“事件相關(guān)光學(xué)信號(hào)”（EROS）——可以獲得更快的響應(yīng)速度。這種方法使用紅外光測(cè)量皮層腦組織的光學(xué)特性變化。當(dāng)神經(jīng)元處于活躍狀態(tài)時(shí)，神經(jīng)組織與光的相互作用會(huì)發(fā)生變化，因?yàn)檫@增加了光的散射，延長(zhǎng)了光子穿過(guò)大腦的路徑，從而推遲了它們抵達(dá)探測(cè)器的時(shí)間。

在對(duì)人類(lèi)被試的早期實(shí)驗(yàn)中，研究人員讓近紅外光通過(guò)光纖穿透顱骨，之后又在神經(jīng)元激活之后不多于0.1秒的時(shí)間內(nèi)在很短的距離上檢測(cè)到這種近紅外光。因?yàn)檎麄€(gè)測(cè)量過(guò)程對(duì)技術(shù)的要求很高，所以目前還沒(méi)有太多更深入的工作。不過(guò)，最近的一些研究結(jié)果表明，將EROS和fNIRs這兩種方法結(jié)合起來(lái)可以為開(kāi)發(fā)空間和時(shí)間分辨率良好的非侵入式腦機(jī)接口打下良好基礎(chǔ)。

磁大腦

目前，還有一種追蹤大腦神經(jīng)活動(dòng)的成熟非侵入式方法是“功能性磁共振成像”（fMRI）。標(biāo)準(zhǔn)磁共振成像的工作方法是在強(qiáng)磁場(chǎng)中檢測(cè)人體脂肪和水中質(zhì)子的行為，進(jìn)而繪制全身結(jié)構(gòu)的圖像。而fMRI則轉(zhuǎn)而檢測(cè)大腦中血流的信號(hào)——如前文所述，這種血流信號(hào)取決于血紅蛋白的氧合水平。與fNIRs類(lèi)似，fMRI也同樣可以給神經(jīng)活動(dòng)活躍的區(qū)域貼上標(biāo)簽，但空間分辨率可以達(dá)到1毫米，而不只是1厘米。這樣一來(lái)，從神經(jīng)元發(fā)出信號(hào)到設(shè)備接收信號(hào)，總共大約只有幾秒鐘的延遲，從而可以近乎實(shí)時(shí)地繪制大腦圖像，但對(duì)用大腦控制外部設(shè)備這一目的來(lái)說(shuō)，這個(gè)響應(yīng)速度還是太慢。此外，fMRI還需要配有超導(dǎo)磁鐵的昂貴大型設(shè)備。

非侵入式的“腦磁圖描記術(shù)”（MEG）能夠讓響應(yīng)速度變快。這種方法通過(guò)檢測(cè)活躍神經(jīng)元間流動(dòng)的離子流產(chǎn)生的飛特斯拉（1 飛特斯拉=1×10-15特斯拉）磁場(chǎng)追蹤神經(jīng)元活動(dòng)。測(cè)量這類(lèi)磁場(chǎng)時(shí)，在頭皮附近放置高靈敏度超導(dǎo)量子干涉（SQUID）設(shè)備，同時(shí)，整個(gè)測(cè)量過(guò)程都要在具有屏蔽效果的房間內(nèi)進(jìn)行，以防磁干擾。MEG的空間分辨率在1～2毫米，而且響應(yīng)時(shí)間短至毫秒級(jí)，但需要運(yùn)行成本頗高的龐大設(shè)備。

一種叫作“光泵磁強(qiáng)計(jì)”（OPM）的新型探測(cè)器是MEG的改良版本，能夠在室溫環(huán)境中測(cè)量大腦磁場(chǎng)。OPM用的是一塊充滿鋰原子蒸氣的小電池。一個(gè)調(diào)整到特定量子躍遷狀態(tài)的激光二極管以光學(xué)手段泵出蒸氣，使原子磁矩對(duì)齊。這種磁化過(guò)程與大腦磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，改變了由探測(cè)器確定的蒸汽不透明度，從而使得測(cè)量磁場(chǎng)成為可能。

2023年早些時(shí)候，總部位于英國(guó)的塞爾卡磁鐵公司憑借開(kāi)發(fā)OPM-MEG頭戴式大腦掃描設(shè)備而獲得了一個(gè)量子創(chuàng)新方面的獎(jiǎng)項(xiàng)。這種設(shè)備由50個(gè)樂(lè)高積木大小的單元組成，這些單元安裝在能夠覆蓋整個(gè)大腦的全覆蓋式頭盔上。這種可穿戴式OPM-MEG腦機(jī)接口的原型設(shè)備已經(jīng)能夠在被試移動(dòng)的時(shí)候做出神經(jīng)診斷。另外，因?yàn)檫@種設(shè)備空間分辨率和時(shí)間分辨率都很高，所以可能可以用來(lái)控制外部設(shè)備。

傾聽(tīng)大腦

另一種便攜的非侵入性方式則是超聲波技術(shù)。我們現(xiàn)在廣泛采用超聲波技術(shù)拍攝身體結(jié)構(gòu)——比如紅細(xì)胞——因?yàn)樗鼈儠?huì)反射出高頻聲波。在過(guò)去10年里，超聲波技術(shù)蓬勃發(fā)展。目前，“快速功能超聲”（fUS）已經(jīng)可以借助多普勒效應(yīng)測(cè)量大腦血流，進(jìn)而認(rèn)證處于活躍狀態(tài)的神經(jīng)元。應(yīng)用fUS技術(shù)時(shí)，探頭會(huì)產(chǎn)生超聲平面波并且通過(guò)數(shù)百個(gè)通道收集數(shù)據(jù)。接著，計(jì)算機(jī)匯聚、整合這些波，做進(jìn)一步分析后快速生成高分辨率大腦功能圖像。對(duì)非人類(lèi)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的研究表明，通過(guò)顱骨上的微創(chuàng)口使用fUS技術(shù)，可以支持用于追蹤神經(jīng)沖動(dòng)（代表身體運(yùn)動(dòng)）的腦機(jī)接口。此外，超聲波技術(shù)還可以用于“經(jīng)顱超聲刺激”（TUS）。這種調(diào)節(jié)神經(jīng)行為的方法，可以定位到大腦中幾立方毫米的范圍內(nèi)。在大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)之后，部分人類(lèi)試驗(yàn)表明，TUS可以治療像疼痛或抑郁這樣的神經(jīng)問(wèn)題或精神問(wèn)題。

非侵入式腦機(jī)接口的未來(lái)

未來(lái)，應(yīng)該還會(huì)出現(xiàn)其他物理方法能在對(duì)大腦造成盡可能小的傷害的前提下進(jìn)入大腦，它們可以作為對(duì)植入物的補(bǔ)充，甚至可能在未來(lái)某一天取代植入物，從而使腦機(jī)接口變得更安全、更便宜，也能更廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療實(shí)踐。英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)神經(jīng)科學(xué)家安德魯 · 杰克遜（Andrew Jackson，從事神經(jīng)科學(xué)研究之前是物理學(xué)家）表示，就記錄大腦這個(gè)功能來(lái)說(shuō)，目前最令人激動(dòng)的技術(shù)是可穿戴式的OPM-MEG設(shè)備。他還補(bǔ)充說(shuō)：“這同樣也是有意思的物理學(xué)課題！”同時(shí)，杰克遜還特別提到了超聲波技術(shù)在刺激大腦方面的價(jià)值。不過(guò)，他也警告稱(chēng)：就目前來(lái)說(shuō)，所有非侵入式技術(shù)的空間分辨率都無(wú)法達(dá)到植入物的水平。在將這些技術(shù)投入臨床應(yīng)用（甚至更廣泛的用途）之前，還有很多工作要做。

如果非侵入式腦機(jī)接口能夠消除手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，那么即便是健康人都有可能產(chǎn)生借助這種技術(shù)增強(qiáng)自身感知能力乃至智力的動(dòng)機(jī)。著名神經(jīng)科學(xué)家克里斯多夫 · 科赫（Kristof Koch）就曾指出，如果有一種安全的腦機(jī)接口能把大腦和計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，從而讓人類(lèi)直接下載信息到大腦中，那絕對(duì)是一件無(wú)比“美妙”的事。

2021年，舊金山初創(chuàng)公司思維大門(mén)（MindPortal）為開(kāi)發(fā)一款用于虛擬現(xiàn)實(shí)游戲的“精神控制”頭戴式設(shè)備募集了500萬(wàn)美元。這種設(shè)備使用的是一種已獲得專(zhuān)利的技術(shù)，沒(méi)有向大眾公開(kāi)技術(shù)細(xì)節(jié)，可能是一種基于快速近紅外光的方法。在腦機(jī)接口的另一種應(yīng)用中，經(jīng)顱直流電刺激（tDCS）設(shè)備已經(jīng)能以相對(duì)適中的價(jià)格向公眾開(kāi)放。這種設(shè)備會(huì)向人類(lèi)顱骨施加毫安級(jí)別強(qiáng)度的電流，據(jù)說(shuō)可以由此提升認(rèn)知能力。

毫無(wú)疑問(wèn)，面向大眾消費(fèi)市場(chǎng)的神經(jīng)技術(shù)已經(jīng)興起。對(duì)此，神經(jīng)倫理學(xué)家指出，如果缺乏有效監(jiān)督和監(jiān)管，神經(jīng)技術(shù)的濫用可能會(huì)造成危害——此外，我們還必須考慮隱私和精神控制等方面的問(wèn)題。在開(kāi)發(fā)非侵入性腦機(jī)接口的過(guò)程中，研究人員也極大地推進(jìn)了大腦方面的研究和治療，幫助嚴(yán)重殘疾的人士重獲自力更生的生活。與此同時(shí)，研究人員也應(yīng)該清楚地意識(shí)到神經(jīng)技術(shù)設(shè)備在實(shí)驗(yàn)室和臨床應(yīng)用之外可能引發(fā)的諸多倫理困境。

波麗娜 · 艾尼基娃與新材料

波麗娜 · 艾尼基娃（Polina Anikeewa）是麻省理工學(xué)院（MIT）的一位跨學(xué)科科學(xué)家，研究領(lǐng)域涉及材料學(xué)、大腦研究和電子學(xué)。她在俄羅斯拿到生物物理學(xué)學(xué)士學(xué)位后，在麻省理工學(xué)院拿到了博士學(xué)位，研究方向集中在有機(jī)發(fā)光二極管（LED）和納米粒子上。作為一名對(duì)各種基礎(chǔ)概念了如指掌的物理學(xué)家，艾尼基娃意識(shí)到自己可以選擇從事“任何感興趣”的工作，只要能有所建樹(shù)即可。

于是，艾尼基娃就轉(zhuǎn)向了神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，在斯坦福大學(xué)同卡爾 · 德塞羅斯（Karl Deisseroth）一道做研究，后者正是光遺傳學(xué)領(lǐng)域的開(kāi)創(chuàng)者——所謂“光遺傳學(xué)”，實(shí)質(zhì)就是一種用光控制神經(jīng)元活動(dòng)的突破性技術(shù)。也是在斯坦福大學(xué)，艾尼基娃平生第一次手捧人類(lèi)大腦。那可不是什么堅(jiān)實(shí)的東西，而是柔軟得“像布丁一樣”。那一刻，她頓悟了，意識(shí)到探測(cè)大腦的物理探針應(yīng)該與其材料特征匹配，從而實(shí)現(xiàn)侵入性最小化且穩(wěn)定性最大化。艾尼基娃給出的方案是，制造一種直徑幾十微米的柔性多功能纖維，這種纖維可以通過(guò)光或向病患遞送藥物的方式刺激神經(jīng)元并且用電的方式記錄下神經(jīng)元反應(yīng)。在廣泛應(yīng)用這種材料于各種嚙齒動(dòng)物的腦功能研究之后，艾尼基娃和她的合作者現(xiàn)在報(bào)告稱(chēng)，首次在非人類(lèi)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物上使用這種纖維研究實(shí)驗(yàn)對(duì)象的大腦功能。這是朝著人類(lèi)試驗(yàn)邁出的關(guān)鍵一步。

艾尼基娃還利用自身的材料學(xué)學(xué)科背景研究以納米粒子作為大腦刺激源。她的研究結(jié)果表明，與“經(jīng)顱磁刺激”相比——所謂“經(jīng)顱磁刺激”，是指在顱骨上施加強(qiáng)度會(huì)變化的磁場(chǎng)，從而在顱骨下方的神經(jīng)元中誘發(fā)電流——由外部磁場(chǎng)激活的磁性納米粒子可以影響大腦的更深部位。

艾尼基娃和她的合作者還呼吁科學(xué)界與工程界在神經(jīng)技術(shù)發(fā)展一事上秉持負(fù)責(zé)任的態(tài)度。艾尼基娃認(rèn)為，有了這種態(tài)度，再加上適當(dāng)?shù)谋O(jiān)管，就能推動(dòng)個(gè)人和社會(huì)應(yīng)對(duì)神經(jīng)技術(shù)及其醫(yī)療用途（比如腦機(jī)接口）帶來(lái)的倫理問(wèn)題。