摘要：脑科学前沿：微型植入物与神经行为博士项目

在探索大脑奥秘的漫长过程中，我们如何在不惊扰它的前提下，长久的分析和聆听神经元的密语？美国康奈尔大学（Cornell University）的科研团队与合作者，开发出了一种神经植入物，给探索提出了一个全新的方式。

这项突破发布表于《自然·电子学》期刊，它证明了微电子系统可以在前所未有的小尺度下工作，为神经监测、生物集成传感和其他应用开启了新的可能性。这项突破完美的将电子工程与神经科学深度融合，重新定义了脑机接口的尺度极限。

该设备名为"微尺度光电无绳电极"（MOTE），由康奈尔大学电气与计算机工程学院Ilda and Charles Lee讲席教授Alyosha Molnar，以及新加坡南洋理工大学助理教授Sunwoo Lee共同领导开发。其体积非常小，可以放置在一粒盐上，但它能够在活体动物体内无线传输大脑活动数据长达一年以上。

MOTE由无害穿透脑组织的红色和红外激光束提供能量，利用微小的红外光脉冲传回数据，这些光脉冲将大脑的电信号编码。一个由砷化铝镓制成的半导体二极管捕获光能来为电路供电，并发射光来传递数据。支持这一过程的是低噪声放大器和光学编码器，它们采用日常微芯片中的成熟半导体技术制造。

科研人员表示，MOTE是目前全球最小的神经植入设备，能够测量大脑的电活动并无线传输出来。通过使用脉冲位置调制进行编码，可以用非常低的功耗进行通信，并仍然能成功地将数据通过光学方式传回。

研究人员首先在细胞培养环境中测试了MOTE，然后将其植入小鼠的桶状皮层。在长达一年的过程中，该植入物成功记录了神经元的电活动峰值以及更广泛的突触活动模式，在此期间小鼠始终保持健康活跃。

Molnar教授表示，进行这项研究的动机之一在于，传统的电极和光学纤维会刺激大脑。组织在植入物周围移动可能引发免疫反应。我们的目标是使设备足够微小，以最大程度减少这种干扰，同时仍能以比成像系统更快的速度捕捉大脑活动，并且无需为了成像而对神经元进行基因改造。

此外，MOTE的材料构成，使在核磁共振成像扫描期间从大脑收集电信号记录成为可能，这对于现有的大多数植入设备而言是难以实现的。该技术未来还可拓展应用于脊髓等其他组织，甚至可与嵌入人造颅骨板的光电器件等创新技术结合使用。

Molnar教授于2001年首次构思了MOTE。但直到大约10年前，他开始与康奈尔大学神经技术学院（Cornell Neurotech）的成员讨论这个想法，研究才获得了动力。该研究论文的联合作者，也包括康奈尔大学神经生物学与行为学系、应用与工程物理学院、生物医学工程学院。

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这项“微型神经植入物”科研新闻与神经生物学与行为学研究高度相关，是该研究的核心学术摇篮和未来发展的主要驱动力。 来自康奈尔大学神经生物学与行为学系的Jesse Goldberg教授是这篇论文的共同作者之一，他是神经生物学与行为学系的正式教员。

Jesse Goldberg教授的实验室（专注于研究运动控制、技能学习的神经机制）是这项科研的重要组成部分。选择就读神经生物学与行为学博士项目（Neurobiology and Behavior Ph.D. program）的学生，将有机会直接加入他的实验室，参与到这类前沿研究的工作中。

神经生物学与行为学系（Department of Neurobiology and Behavior (NBB)）隶属于文理学院（College of Arts & Sciences），成立于1964年，是美国首批将动物行为研究与其神经基础相结合的学系之一。

NBB的教员和学生致力于探索广泛的科学主题，从单个神经元和复杂环路，到整个生物体及其群体。其使命的核心在于解开神经系统如何产生行为的深刻奥秘，包括随着时间推移塑造大脑和行为的进化途径。

神经生物学与行为学博士项目开设于NBB系内，独特之处在于关注神经生物学的研究与生物体在各个分析层次（从机制到进化）的行为和相互作用。其研究领域涵盖从离子通道到神经网络，再到行为生态学和行为进化。

该博士项目汇集了来自多个学科的教员，包括心理学、生物医学工程、应用物理学、昆虫学、生物医学科学、分子医学、生态与进化生物学，以及神经生物学与行为学。

神经生物学与行为学博士项目提供成长和学习的机会。面向学术才华出众、对神经生物学和/或动物行为有浓厚兴趣的本科生。强有力的候选人往往展现出好奇心、内在驱动力、毅力、创造力，以及强烈的职业道德。这些特质可以通过申请的不同阶段和各种申请材料来体现。

关于如何申请神经生物学与行为学博士项目，Ruicy老师也在此为大家梳理了详细的介绍：

在正式申请博士项目前，申请人先要扩充完善研究经验，这对是否匹配学位是非常重要的评估价值。研究经验可以采取多种形式，且并不需要与申请人研究生阶段可能从事的研究高度相似。但这些经历侧面证明了申请人有能力进行科学研究，并且这种经验有助于塑造攻读博士学位的动机和热情。

下一步是为博士项目寻找潜在的导师。导师在整个项目期间提供指导。主要导师，称为“委员会主席”，是一位教授，他领导着一个申请人最终将加入并进行研究的实验室。其他潜在导师可能成为申请人委员会的成员，或成为最终的主要导师。确定多于一位可能担任导师的教员，对申请人是有利的。

通过浏览教员简介网站、个人实验室网站以及他们发表的主要研究期刊文章来了解经历。有助于申请人断他们正在研究的问题是否与自己的研究兴趣相近。

如果申请人完成了上述步骤，获得面试邀请和被录取的可能性会大得多。如果在提交申请之前没有任何沟通，教员不太可能主张邀请一位 prospective student 参加面试。

正式申请后，申请人可能会被邀请参加一个招聘周末活动。时间通常发生在二月初。这个周末目的是让申请人与潜在导师、其实验室成员“面对面”互相了解，帮助双方共同判断是否适合彼此。

神经生物学与行为学博士常规申请要求：

（1）申请截止时间：12月1日。

（2）申请文书及材料：简历；学术目的陈述（Academic Statement of Purpose）；个人陈述（Personal Statement）；2-3封推荐信；成绩单；视频面试。

（3）标化考试要求：TOEFL-iBT对单项有明确最低分要求：口语22分（助教（TA）语言评估豁免须达到27分）、阅读20分、听力15分、写作20分；IELTS总分最低要求7.0分，口语单项8.0分；不需要GRE。

毕业于康奈尔大学神经生物学与行为学博士项目，意味着站在了探索大脑与行为奥秘的最前沿。许多博士毕业生成为学术界的中坚力量，在全球顶尖大学和研究机构（如霍华德·休斯医学研究所、马克斯·普朗克研究所等）继续领导独立的科研团队，推动基础科学的边界。

与此同时，毕业生也是产业界需求的顶尖人才。他们可投身于神经技术公司，参与下一代脑机接口、智能假肢或神经调控疗法的研发；进入制药企业，专注于神经精神性疾病的新药开发；或投身新兴人工智能领域，利用对天然神经环路的深刻理解启发更高效的算法。

来源：空间科学站