大約20年前，出現了一種稱為光遺傳學的策略，用激光控制大腦活動。它利用病毒將基因插入細胞，使其對光敏感。光遺傳學給研究人員提供了一種精確的方法來刺激或抑制大腦回路，并闡明它們在大腦中的作用，從而徹底改變了神經科學。然而，這項工作的一個主要缺點是，它通常只針對經過基因改造的細胞，以便對光作出反應。現在，中國科學家已經開發出一種新的方法，在沒有這種限制的情況下使用光來控制腦細胞，這可能會大大擴展這種光學方法的應用范圍。

與以前控制神經元的方法相比，光遺傳學有許多優點。電子技術通常被證明體積龐大且具有侵入性，從而引發炎癥，而藥物通常作用緩慢且不精確，具有不必要的副作用。然而，光遺傳學只對轉基因細胞起作用的事實在很大程度上限制了它的實驗室研究。

在這項新的研究中，研究人員對薄膜單晶硅二極管進行了實驗。當用激光照明時，根據光的極性，柔性光伏器件可以產生正電場或負電場。

在實驗室培養的神經元的測試中，硅二極管可以激發或抑制神經活動，這取決于它們的正電壓或負電壓。在對小鼠的實驗中，這些裝置還可以刺激或抑制后腿和大腦處理觸覺的部分的神經活動。

研究人員表示，這些硅薄膜可以通過穿透組織的近紅外光，用于無線無電池神經元刺激。這項研究的共同高級作者、北京清華大學材料科學家和電氣工程師Xing Sheng表示，潛在的應用包括操縱周圍神經以控制肢體運動、脊髓以緩解疼痛、迷走神經以治療癲癇以及視網膜以進行視覺修復。

此外，這些設備是可生物吸收的，這意味著它們在體內自然溶解。因此，在他們完成任何計劃的治療目標后，不需要進行腦手術來提取他們。

“如今，腦機接口是非常熱門的話題，”Sheng說，“然而，大多數人關注的要么是大腦部分的神經科學家，要么是機器部分的電氣工程師。我們確實需要更多的人來處理接口的問題，這是關鍵。”

科學家們注意到，還沒有看到他們的設備如何幫助建立疾病模型。目前，“我們需要確定最適用的方案來使用我們的設備，并相應地設計系統，以滿足體內應用，并滿足臨床級植入物的標準，”Sheng說。