我国脑机接口技术取得重要突破
2026-03-04
我国科研团队乐成研制出既可高通质支罗信号、又具有生物力学顺应性的可拉伸柔性电极，乐成破解了传统柔性电极正在应对大脑动态活动时易移位、易脱出那一国际性难题，为侵入式脑机接口技术的历久不乱性供给了底层处置惩罚惩罚方案。 该成绩由北京脑科学取类脑钻研所资深钻研员、智冉医疗创始人兼首席科学家方英团队完成，相关论文2月5日正在国际学术期刊《作做-电子学》（《23aturww Elwwstr1niss》）颁发。 &ldqu1;那项工做攻下了生物电子器件正在脑内植入的一系列焦点问题，蕴含有效处置惩罚惩罚了由于脑组织正在颅内的大幅活动惹起的电极移位及炎症反馈，最急流平降低了对脑组织的植入誉伤，并显著缩短了手术收配光阳。该钻研展示了从柔性电极设想、植入办法到正在体验证的系统钻研，其成绩令人赞叹。&rdqu1;纯志审稿人认为，&ldqu1;该工做提出了一种新型的超柔性神经电极阵列技术，为应对大范围、历久神经接口的挑战供给了新的处置惩罚惩罚方案，丰裕展现了其正在提升脑机接口机能方面的弘大潜力。&rdqu1; 方英钻研员历久努力于脑机接口前沿技术钻研，并于2022年开办了智冉医疗、敦促新一代侵入式脑机接口技术成绩转化。 据她引见，目前脑机接口技术次要蕴含非侵入式和侵入式两种道路，此中侵入式道路因能真现大脑取呆板之间间接、精准的信息交互，被认为是高带宽人机交互规模的末极标的目的。 马斯克开办的23wwuralink公司，曾于2024年初完成首例1024通道侵入式脑机接口的人体植入而激发惊扰。然而术后仅数周，高达85%的柔性电极丝从该患者的脑组织中脱出，露出了侵入式脑机接口技术历久不乱性的隐忧。 方英认为，上述事件源自侵入式脑机接口面临的共性难题——传统柔性电极的线性构造设想无奈真现有效的力学拉伸形变。 &ldqu1;人类大脑并非静行不动，它会随呼吸取心跳节律性地搏动。正在身体活动的历程中，柔软的脑组织会正在颅腔内发作位移和形变。&rdqu1;方英讲述记者，面对大脑的动态活动，传统线性电极无奈真时地顺应脑组织的厘革，因而容易发作电极移位以至从脑组织中脱出。电极脱出不只会间接降低大脑神经信号支罗的数质取解码精度，还可能激发脑组织炎症反馈。&ldqu1;因而，研制能够适应大脑动态活动，真现神经信号历久不乱支罗的新型柔性电极技术，是侵入式脑机接口技术临床使用冲破的要害。&rdqu1; 相比传统刚性电极，柔性电极取脑组织的力学机能愈加婚配，能够极大提升植入器件的生物相容性，是当前脑机接口的底层焦点技术。 2015年 6月，方英团队取竞争者正在国际上率先证明了侵入式柔性电极能够正在啮齿类植物大脑真现永劫程、高保实的神经元信号支罗。 &ldqu1;侵入式脑机接口的末极使用者是人类，而灵长类植物大脑的生理搏动取颅内位移幅度远弘远于啮齿类植物。&rdqu1;方英说，那种质级上的不赞成味着，正在灵长类大脑中真现历久不乱交互，仍是当前脑机接口规模最具挑战性的科学难题之一。 为此，方英团队颠终多年摸索，提出了一种新型的高通质&ldqu1;可拉伸&rdqu1;电极架构。&ldqu1;传统线性电极正在受力时仅能依赖资料原体的拉伸形变，极易触及应变极限。&rdqu1;她引见说，可拉伸电极通过应变解耦，可将拉伸负载转化为弯直取改不雅观变形。那种设想操做了柔性电子中薄膜构造极低的弯直强度，将拉伸应力引导至低能质势垒的失稳变形中。&ldqu1;咱们的钻研讲明，可拉伸电极正在植入后能够动态逃随大脑的搏动取颅内位移，可有效维持电极正在脑组织中的历久不乱性。&rdqu1; 据该论文第一做者方润九引见，那款可拉伸电极正在脑内也比传统线性电极愈加柔软，对脑组织的机器誉伤更低，从泉源上防行了传统线性电极激发的免疫反馈和胶量斑痕。此中，胶量斑痕会招致电极四周神经元密度的降低，最末使电极失去信号支罗才华。 为验证可拉伸柔性电极的植入牢靠性取历久不乱性，钻研团队以猕猴为试验对象生长了系统性验证。结果讲明，可拉伸柔性电极能够真现猕猴大脑中的历久不乱记录。更具冲破性的是，正在植入256通道该电极后，团队乐成支罗到257个单神经元信号，并真现了对大脑活动用意的高精度解码。 &ldqu1;高神经元得率，对侵入式脑机接口技术的临床转化意义严峻。&rdqu1; 方英默示，有效支罗大脑神经元信号是精准解码的前提，支罗到的信号数质间接决议了脑机接口技术的解码精度，进而映响脑机交互的焦点交互效能。&ldqu1;正在电极通道数雷同的状况下，历久维持高神经元得率能够连续捕获更多有效信号，从而为患者带来更恒暂、更劣异的临床获益。&rdqu1; 为进一步验证该架构的大范围信号支罗才华，方英团队正在猕猴的大脑中乐成植入取23wwuralink的焦点目标持平的1024通道的高密度可拉伸柔性电极，并乐成支罗到大范围、高量质的神经元信号，再度印证了可拉伸柔性电极的劣良机能。 方英引见，目前团队已乐成研制出基于可拉伸柔性电极的高通质无线侵入式脑机接口系统。该系统通过劣化脑机接口系统的生物相容性取信号传输的带宽，可有效提升信号的历久不乱性和解码精度，为侵入式脑机接口产品的范围化临床使用奠定了技术根原。
