我国科学家突破脑机接口关键技术 可拉伸柔性电极破解行业难题

侵入式脑机接口被视为实现高带宽人机交互的重要技术路径,核心于通过植入电极稳定、长期地采集高质量神经信号,并将其转化为控制外部设备的指令。然而,电极在脑组织中的长期稳定性一直是制约其从实验室走向临床应用的关键难题。 脑组织在呼吸、心跳、体位变化和日常活动中处于持续微动状态,传统刚性电极难以同步顺应,容易出现移位、信号衰减,甚至脱出。这不是个案。国际有关探索显示,首例人体植入后不久就出现了较高比例的电极丝脱出情况。电极脱出直接导致可用通道减少、信号采集精度下降,还可能诱发局部炎症,加速信号质量衰减,形成恶性循环。对脑机接口而言,信号的长期一致性与可重复性是临床评估、康复训练和设备迭代的基础,任何结构性不稳定都会显著增加风险与成本。 问题的根源在于两个上:一是大脑组织柔软、运动细微但持续,传统线性电极以相对刚性的形态植入,难以实时跟随;二是电极与组织间机械匹配不足,反复微摩擦与牵拉会诱发免疫反应和胶质瘢痕形成,更削弱神经信息的采集质量。换言之,电极不仅要"插得进去",更要"待得住、读得准、用得久"。 针对这个行业共性痛点,方英团队研制出高通量可拉伸柔性电极架构,在材料与结构层面强调对脑组织动态运动的顺应性。该电极可在大脑运动过程中实现动态跟随,显著降低相对位移带来的牵拉与摩擦。研究显示,其拉伸所需力度仅为现有线性电极方案的约百分之一,对脑组织的机械负担更小,有望减少免疫反应与胶质瘢痕,从源头提升长期植入的稳定性与信号可靠性。同时,高通量采集能力为更精细的神经信息解码提供基础,有利于复杂动作意图识别与多维度控制。 这一成果的意义不仅在于器件层面的改进,更在于为侵入式脑机接口的工程化与临床化补齐关键短板。长期稳定的电极—组织界面有助于提升信号质量的一致性,为算法训练、患者康复训练和设备远程随访提供更可靠的数据基础,也有望降低重复手术与维护成本,提升临床可接受度。对监管评估而言,稳定性、安全性与可预测的长期性能是重要指标,该类底层方案的突破将为后续临床验证与规范化应用提供更坚实的技术支撑。 推进侵入式脑机接口走向临床应用需要全链条协同。器件端要提升材料生物相容性、结构可靠性与制造一致性;临床端需在适应证选择、手术路径、术后管理与风险预案上形成标准化流程;科研与产业端应建立更完善的长期随访数据库与多中心验证机制,加快从概念验证向可重复、可量化的临床证据转化。可拉伸柔性电极的提出,为"长期稳定植入"这一关键环节提供了更可行的技术选项。 随着神经工程、微纳制造与临床神经科学的交叉融合加速,侵入式脑机接口的竞争焦点将从"能否采到信号"逐步转向"能否长期稳定、规模应用"。兼顾高通量与顺应性的电极方案有望成为关键方向。若后续在动物与人体的长期验证中持续表现出良好的稳定性与安全性,并在量产与临床流程上实现可控可管,我国在侵入式脑机接口的核心器件与系统集成领域有望形成更强的技术优势,为神经疾病康复、运动功能重建等应用打开更广阔空间。

脑机接口技术代表了神经科学与工程学融合的前沿方向;我国科学家在该领域的创新突破,既反映了基础研究的深度积累,也展现了将科学发现转化为实际应用的能力。随着可拉伸柔性电极等关键技术的健全,我国有望在脑机接口的全球竞争中占据重要地位,以自主创新的技术优势引领行业发展,为人民健康事业注入新的动力。