【儀器網(wǎng) 時事聚焦】如今相關性，人類對自然的探索范圍已經(jīng)達(dá)到了“上九天攬月，下五洋捉鱉”的地步物聯與互聯，但對于大腦這個重量僅占人體總重量2%的器官穩定，卻了解甚少改造層面。腦是人體最為復(fù)雜的器官，揭示腦的奧秘被認(rèn)為是生命科學(xué)研究的“終極疆域”優勢與挑戰。近年來經驗分享，越來越多的學(xué)者們開始鉆研腦科學(xué)，我國的腦科學(xué)研究者們也不例外趨勢，在這場科技角逐中嶄露鋒芒有力扭轉。
腦科學(xué)從狹義上來說就是神經(jīng)科學(xué)，主要是為了了解神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)分子水平一站式服務、細(xì)胞水平廣度和深度、細(xì)胞間的變化過程，以及這些過程在中樞功能控制系統(tǒng)內(nèi)的整合作用而進(jìn)行的研究引領作用。從廣義上來說顯示，就是研究腦的結(jié)構(gòu)和功能的一項科學(xué)，其中還包括認(rèn)識神經(jīng)科學(xué)等效率和安。
其實設計能力，了解大腦結(jié)構(gòu)的極大部分實際應(yīng)用，是為了可以更好地了解大腦中哪些細(xì)胞可能是神經(jīng)系統(tǒng)疾病和精神疾病的基礎(chǔ)極致用戶體驗。很多神經(jīng)精神疾病都是由于大腦驅(qū)動了特定類別的神經(jīng)元或其他腦細(xì)胞提供有力支撐，而不是均勻地影響整個大腦。若是能夠利用相關(guān)的儀器設(shè)備對大腦進(jìn)行觀察建議，匯總齊腦細(xì)胞類型的完整列表品率，并且能夠觀察腦細(xì)胞的死亡、失控生長或是改變其在腦部疾病中的進(jìn)程不斷發展，那么對于人類的疾病來說是有著重大意義的積極影響。
近年來，抑郁癥緊密協作、帕金森病越來越重要、阿爾茨海默氏癥、癲癇等腦疾病的到了越來越多的關(guān)注發揮重要作用，患者的數(shù)量也在劇增醒悟，由腦疾病所帶來的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和社會負(fù)擔(dān)越發(fā)嚴(yán)重，已經(jīng)成為我國人口老齡化面臨的重要社會問題之一高質量。但是根據(jù)目前的科技情況來看也逐步提升，腦疾病發(fā)病機(jī)制依舊不清晰，其診治仍然是重大醫(yī)學(xué)難題註入了新的力量，揭示大腦奧秘的重要性是毋庸置疑的重要的作用。
新工具解決腦科學(xué)“剛需”之急
這些年來，科學(xué)家們不斷將電去創新、磁足夠的實力、光等技術(shù)與神經(jīng)科學(xué)相結(jié)合緊迫性，研制出了腦深部電刺激、磁刺激多種場景、光遺傳學(xué)等神經(jīng)刺激與調(diào)控技術(shù)多元化服務體系，但由于各自物理屬性的差異，如何實現(xiàn)無創(chuàng)擴大公共數據、精準(zhǔn)對大腦深部進(jìn)行有效調(diào)控仍面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)深度。如何開發(fā)出一種適用于靈長類動物和人類、可無創(chuàng)到達(dá)大腦深部的刺激與調(diào)控工具核心技術體系，是腦學(xué)科所面臨的的“剛需”開拓創新。
利用超聲波來操控神經(jīng)元活動并非是一種天方夜譚的想法。醫(yī)學(xué)上一向就有利用超聲波在人體組織中的波散射來成像必然趨勢，即B超主動性。甚至早在幾十年前就有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，超聲波能夠通過“聲
輻射力”讓聲場中的微小顆粒產(chǎn)生移動發展的關鍵。中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院鄭海榮團(tuán)隊開始對“基于超聲輻射力的深部腦刺激與神經(jīng)調(diào)控儀器”進(jìn)行自主研發(fā)道路。
這種儀器，不僅國際上沒有真諦所在，連器件和部件在國際市場上也買不到現(xiàn)成的指導，鄭海榮團(tuán)隊只能利用基礎(chǔ)材料、元件和芯片充分，在深圳自主設(shè)計進一步完善、自主加工、自主調(diào)試和驗證競爭力。然而調整推進，困難的不僅僅是“原創(chuàng)”儀器，科學(xué)和工程才是研究之路上的“攔路虎”機製性梗阻。為了讓超聲波安全“穿過”顱骨機製，團(tuán)隊們引入非均勻多層介質(zhì)中的“時間反演”理論，對每一個聲信號通道的時空傳播特征進(jìn)行模擬生產效率、計算使命責任、調(diào)控與調(diào)試，從而去實現(xiàn)各通道間納米級高精度控制使用。
但這樣仍然不夠，超聲本身“看不到”顱內(nèi)自己的軌跡密度增加，如何用核磁共振成像去靈敏地檢測到超聲輻射力給神經(jīng)元帶來的4~5微米的精細(xì)變化有效性，也是一道難題。而鄭海榮團(tuán)隊堅持不懈開展攻關(guān)機遇與挑戰，發(fā)揮磁/聲兼容的優(yōu)勢廣泛關註，創(chuàng)造性地研制了“快速磁共振射頻激發(fā)與梯度編碼成像技術(shù)善於監督、磁共振聲輻射力成像技術(shù)”，使之用于監(jiān)測超聲輻射力刺激引起的微形變就能壓製。
這臺儀器共有4個關(guān)鍵部件更合理，包括超聲面陣輻射力產(chǎn)生與發(fā)射部件、超聲
電子指向與時間反演控制部件更優美、磁共振導(dǎo)航超聲刺激定位部件和多模態(tài)刺激反應(yīng)監(jiān)測部件各方面。其中，超聲面陣輻射力產(chǎn)生與發(fā)射部件中包含16384個陣元的面陣列超聲輻射力發(fā)生器優勢。
這臺由內(nèi)到外純粹“中國制造”的高端儀器善謀新篇，不僅讓上萬個超聲通道“齊心協(xié)力”安全地穿過顱骨，精準(zhǔn)聚焦在預(yù)定靶點便利性，而且不引起腦組織損傷方法，還有效地提高了磁共振成像的時空分辨率和靈敏度，實現(xiàn)磁共振對于聲波軌跡和靶點的敏感捕捉和可視化提供有力支撐。 盡管作為一種用于治療的儀器切實把製度，還面臨著病種差異化和安全方面的研究，針對不同病種的個性化調(diào)控參數(shù)自行開發，安全性進行部署、可行性和有效性也仍需與臨床專家深度合作。但早已有超過40家國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)使用了超聲刺激儀器品質，并且主要應(yīng)用在有癲癇利用好、帕金森病、抑郁癥解決問題、成癮等疾病的小動物和非人靈長類大動物實驗中系列，其有效性和安全性得到了驗證。
技術(shù)創(chuàng)新是持續(xù)發(fā)展的必由之路
科研儀器是科學(xué)家對科學(xué)進(jìn)行探索而使用的工具相互配合，科研儀器的迭代更新能夠讓科學(xué)家們有更多的機(jī)會去獲得從前“未知”的新知識和新線索慢體驗，過去無法看到的現(xiàn)象或是獲取不到的數(shù)據(jù)，科學(xué)家們從中總結(jié)出新的科學(xué)規(guī)律智能化，解答了從前回答不上的問題科技實力。近年來在我國科技的不斷發(fā)展之下，這些“不能”都成為了“能”建設。
我們常說當(dāng)今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局在此基礎上，而大變局的關(guān)鍵變量就是新一輪的科技革命。新科技革命正在重新塑造各國競爭力的消長和全球的競爭格局前來體驗，科技創(chuàng)新也逐漸成為大國之間博弈的主戰(zhàn)場自主研發。我國同樣高度重視科研創(chuàng)新，2021年，我國研發(fā)投入達(dá)2.79萬億元損耗，研發(fā)投入強(qiáng)度達(dá)2.44%講故事，比上年增加14.2%。國家創(chuàng)新能力綜合排名上升至世界第12位性能穩定。截至去年年底全面革新，我國高新技術(shù)企業(yè)數(shù)量達(dá)到33萬家，科技型中小企業(yè)數(shù)量達(dá)32.8萬家研學體驗。
但我國仍面臨著科技創(chuàng)新的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)不夠建設項目、創(chuàng)新主體功能定位存在一定交叉重復(fù)、企業(yè)在創(chuàng)新體系中的主體地位還不突出等難題近年來，為此講道理，我國也紛紛出臺政策，不斷完善高效技術先進、協(xié)同更多的合作機會、開放的國家創(chuàng)新體系，統(tǒng)籌科技創(chuàng)新與制度創(chuàng)新認為，健全社會主義市場經(jīng)濟(jì)條件下新型舉國體制服務好，以促進(jìn)各類創(chuàng)新主體緊密合作、創(chuàng)新要素有序流動反應能力、創(chuàng)新生態(tài)持續(xù)優(yōu)化共謀發展、提升體系化能力和重點突破能力，增強(qiáng)創(chuàng)新體系整體效能結構重塑。
市場監(jiān)管總局發(fā)布的《“十四五”市場監(jiān)管科技發(fā)展規(guī)劃》中多次提及檢驗檢測技術(shù)及儀器裝備的研發(fā)規(guī)劃聽得懂。規(guī)劃中重點提及，要圍繞檢驗檢測市場規(guī)模不斷擴(kuò)大高質量發展、檢驗檢測技術(shù)應(yīng)用場景不斷拓展的發(fā)展趨勢全方位，重點攻克快速檢測、智能檢測影響力範圍、在線檢測大局、云檢測等急需關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)常態(tài)防范邁出了重要的一步、高場景適應(yīng)性和先進(jìn)智能化技術(shù)及裝備有序推進；圍繞食品安全監(jiān)管開發(fā)現(xiàn)場、快速需求、綠色檢測技術(shù)裝備堅定不移；圍繞工業(yè)品質(zhì)量安全等研發(fā)快速、便攜更讓我明白了、在線指導、原位競爭力、精準(zhǔn)充分、智能檢測儀器裝備資料，以及攻克計量科學(xué)儀器核心關(guān)鍵部件研制等。
不僅如此關註度，各大研究所也紛紛推出關(guān)于高端科學(xué)儀器研發(fā)資助政策橫向協同。科技部基礎(chǔ)研究司對“基礎(chǔ)科研條件與重大科學(xué)儀器設(shè)備研發(fā)”重點專項2022年度項目申報指南公開征求意見敢於挑戰，重點支持高端科學(xué)儀器工程化研制與應(yīng)用開發(fā)不斷創新，研制可靠、耐用提供了遵循、好用參與水平、用戶愿意用的高端科學(xué)儀器，切實提升我國科學(xué)儀器自主創(chuàng)新能力和裝備水平服務效率，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展明確相關要求，支撐創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略實施；中科院西安光機(jī)所所級公共技術(shù)中心以關(guān)鍵核心部件攻關(guān)及關(guān)鍵核心技術(shù)突破統籌發展，圍繞國家基礎(chǔ)研究與科技創(chuàng)新重大戰(zhàn)略需求深化涉外，安排專項經(jīng)費(fèi)支持高端科學(xué)儀器國產(chǎn)
化工作。
“基于超聲輻射力的深部腦刺激與神經(jīng)調(diào)控儀器”的成功生產製造，讓我們看到的不僅僅只是腦科學(xué)上的重大成果開展試點，同時也是我國自主科研創(chuàng)新的一項重大突破。這臺由內(nèi)到外純粹“中國制造”的高端儀器共同，讓發(fā)揮大腦功能推進一步、診治大腦疾病、模擬大腦機(jī)制不再是一件高不可攀的事簡單化，讓“原創(chuàng)之風(fēng)”在科研儀器領(lǐng)域刮起颶風(fēng)力度。科技創(chuàng)新就像撬動地球的杠桿，總能創(chuàng)造令人意想不到的奇跡優勢，在各項政策紅利的激勵下善謀新篇，廣大科技工作者正在創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展上邁大步、創(chuàng)佳績便利性，國產(chǎn)科研儀器終將迎來突圍時刻方法！
(資料參考來源 ：中國科學(xué)報、科技部提供有力支撐、人民網(wǎng)切實把製度、健康報等)
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