2024年十大生物医学故事：眨眼间的能量、DNA数据驱动等

2024年，生物医学技术真的深入到我们的头脑之中——或者更确切地说，深入到我们的眼睛和大脑里。本年度Spectrum杂志一些最受欢迎的文章是关于辅助视力的技术，视网膜植入物和智能隐形眼镜的报道吸引了大家的目光。通过深入探究了非侵入性技术，以加快阿尔茨海默病患者的睡眠并保护其大脑功能，还了解了一种用于辅助高侵入性脑部手术的成像探针。

但是，这一年也并不全是与头脑相关的技术。今年，Spectrum还包括了辅助外骨骼套装、低成本磁共振成像（MRI）机器，以及有望成为一种存储大量信息的新方式的DNA数据驱动器等内容。

在我们翘首以待新技术将如何在2025年增强我们的感官或改善我们健康状况的时候，花点时间回顾一下过去一年的重大事件吧。继续往下读，看看Spectrum杂志2024年最热门的生物医学文章。

1. 外骨骼肌肉控制离现实更近一步：https://spectrum.ieee.org/functional-electrical-stimulation-exosuit-project

Wyss Center for Bio and Neuroengineering

被称为外骨骼的辅助框架可以帮助人们在物理治疗和康复中移动身体。这些设备通过电脉冲来移动用户的肌肉，但这种刺激会很快使用户疲劳。韩国和瑞士的研究人员提供了一种潜在的解决方案：静电离合器系统。在该系统中，袖子被放置在关节周围，通常是灵活的，但可以迅速变硬，在运动之间支撑身体，而无需额外的刺激。这项技术被称为“突触服”（Synapsuit），正在由韩国电子技术研究所进行原型制作。

2. 仿生眼重获新生：https://spectrum.ieee.org/pixium-bionic-eye-tech-rescued

Pixium

2022年，撰稿人Mark Harris详细讲述了加利福尼亚生物技术公司Second Sight生产的视网膜植入物的盲人使用者在制造商倒闭后设备得不到支持的情况。当法国生物技术公司Pixium Vision在2023年11月资金耗尽时，类似的情况差点再次发生——直到今年早些时候出现了令人瞩目的试验数据，并且该公司被由Neuralink的一位联合创始人经营的初创企业Science收购。

3. 大脑噪音消除：https://spectrum.ieee.org/elemind-neuromodulation

Elemind

初创公司Elemind售价349美元的头带号称能让你更快入睡。该公司的首款产品于今年开始接受预订，它通过脑电图（EEG）传感器追踪脑电波，然后利用通过骨传导传递的声波对其进行微调。Spectrum杂志备受尊敬的前任编辑Tekla Perry对头带进行了简短测试，不过测试条件不太理想。“那不是尝试熟睡的时间或地点，但我——以及房间里的其他人——注意到，两分钟后我就疯狂地打起哈欠来。”

4. Neuralink公司的盲视设备可能会令人失望：https://spectrum.ieee.org/neuralink-blindsight

Getty Images

Elon Musk对Neuralink公司的盲视（Blindsight）设备即将具备的功能做出了大胆的宣称，该公司的视觉假体旨在恢复双眼失明者的视力。该设备在9月被美国食品药品监督管理局（FDA）认定为突破性设备——但专家们告诉Spectrum杂志，它可能不会像Musk所吹嘘的那样厉害。

5. 应用程序让精神科医生如在你口袋中：https://spectrum.ieee.org/mood-tracker

Greg Mably

对于患有双相情感障碍等心理健康疾病的人来说，关注自己的情绪很重要。智能手机应用程序或许就能做到这一点，它们能在无需用户输入的情况下，根据收集到的数据提供有关我们内心状态的客观见解。与传统的情绪追踪应用程序和记录不同，这些应用程序会在后台悄悄收集用户行为数据。但是，尽管前景光明，它们也面临着挑战，包括隐私问题以及需要严格的临床验证。

6. “蛇形”探测器从内部对动脉进行成像：https://spectrum.ieee.org/fiber-optic-probe

St. Michael’s Foundation

在治疗动脉瘤和中风时，神经外科医生通常只能依靠模糊的图像。但这种情况可能很快就会改变，这要归功于一种新的光纤成像探头。这种探头可以在大脑动脉的迷宫中蜿蜒前行，捕捉大脑的高分辨率图像，为外科医生提供指导。“以前……临床医生对大脑血管网络的观察就像卫星视图一样，现在他们有了类似谷歌街景的视角，”撰稿人Elie Dolgin写道。该探头已经在多伦多和布宜诺斯艾利斯的两家医院进行了临床试验，一家初创公司正致力于将这项技术推向市场。

7. 磁共振成像（MRI）摆脱其屏蔽和超导磁体：https://spectrum.ieee.org/mri

Getty Images

目前的磁共振成像（MRI）扫描仪价格昂贵，需要强大的磁体和大量能源来驱动。由于这些设备通常只能在专门的医院中心找到，全球超过三分之二的人口无法进行磁共振成像检查。但是，一种新型、简化的全身磁共振成像扫描仪的成本仅为传统扫描仪的一小部分，功率为1800瓦，而传统扫描仪的功率为25千瓦或更高。该设备利用人工智能，用功率小得多的磁体达到与传统磁共振成像扫描仪相当的图像质量。

8. 感觉刺激可清除阿尔茨海默病大脑中的毒素：https://spectrum.ieee.org/gamma-light-therapy-alzheimers

Tsai Laboratory/MIT Picower Institute

早期临床试验开始显示出有证据表明，以特定频率刺激大脑可能会使阿尔茨海默病患者受益。据麻省理工学院（MIT）的一个研究小组称，40赫兹的声音和光线振荡会激活一种神经清理过程，有助于清除β - 淀粉样蛋白，这种蛋白在阿尔茨海默病患者的大脑中聚集成块。这种非侵入性疗法目前正在随机试验中接受测试，未来几年可能会继续进行研究，不过一些公司已经在提供能产生伽马频率光线或声音刺激的“健康”产品了。

9. 对DNA数据驱动器的探索：https://spectrum.ieee.org/dna-data-storage

Edmon de Haro

我们的数据正在迅速堆积。事实上，它的增长速度之快，以至于再过几年我们的存储能力将无法应对。这就是为什么一些机构正在采取措施构建DNA驱动器来存储海量数据，以取代磁带和磁盘驱动器。由于每个DNA碱基（A、T、G和C）都相当于一个比特，DNA提供了更高的存储密度；据一项估计，互联网上所有120泽字节（zettabytes）的信息都可以存储在一块方糖大小的DNA中。现在，研究人员正在寻求有效读写大量DNA数据的方法。

10. 眨眼为智能隐形眼镜发电：https://spectrum.ieee.org/power-smart-contact-lenses

Erfan Pourshaban

智能隐形眼镜可用于多种消费和医疗用途——测量血糖水平、为眼部疾病给药，甚至可作为增强现实（AR）的显示屏。但是，如何为置于人体最敏感部位之一的设备供电呢？犹他大学的研究人员创造了一种混合发电装置，从光线和泪水中获取能量：当眼睛睁开时，由硅制成的微小、柔性太阳能电池从太阳和人造光源中捕捉光线。然后，就在眨眼之间，第二个系统就像金属 - 空气电池一样工作，泪液中的电解质充当生物燃料。这种组合能够持续发电，为智能隐形眼镜提供足够的能量。