记者从北京脑科学与类脑研究所获悉,由该所资深研究员、智冉医疗创始人方英领衔的科研团队在侵入式脑机接口领域取得重大进展。这项突破性研究成果于2月5日在国际学术期刊《自然·电子学》发表,引发学界广泛关注。 脑机接口技术旨在建立大脑与外部设备间的直接信息通道,是推动人机深度融合的前沿科技。然而,该技术在临床应用中长期面临一道难以逾越的技术屏障。人类大脑并非静止器官,而是随呼吸与心跳持续搏动,在身体运动时更会在颅腔内产生位移与形变。传统线性电极无法实时顺应这种动态变化,导致电极移位甚至从脑组织中脱出,不仅降低神经信号采集质量,还可能引发炎症反应,严重制约了该技术的临床推广。 针对该世界性难题,方英团队经过多年攻关,创新性地提出了高通量可拉伸电极架构。与传统线性电极依赖材料本体拉伸不同,新型电极通过应变解耦设计,将拉伸负载转化为弯曲与扭转变形,利用柔性电子薄膜结构的极低弯曲强度,将拉伸应力引导至低能量势垒的失稳变形中。这种设计使电极能够动态跟随大脑搏动与颅内位移,从而保持长期稳定性。 为验证技术可靠性,研究团队选择与人类大脑生理特征更为接近的灵长类动物开展系统性试验。结果显示,可拉伸柔性电极在猕猴大脑中实现了长期稳定记录。更具突破意义的是,在植入256通道电极后,团队成功采集到257个单神经元信号,实现了对大脑运动意图的高精度解码。随后,团队深入在灵长类大脑中植入1024通道高密度电极,这一规模与国际知名企业的核心指标持平,成功实现了大规模、高质量神经元信号的稳定采集。 国际同行对这项研究给予高度评价。期刊审稿人认为,该工作攻克了生物电子器件在脑内植入的若干核心问题,有效解决了脑组织运动引起的电极移位及炎症反应,最大程度降低了对脑组织的植入损伤,并显著缩短了手术操作时间。审稿人指出,这项研究展示了从柔性电极设计、植入方法到在体验证的完整体系,为应对大规模、长期神经接口的挑战提供了新的解决方案。 业内专家分析,相比传统刚性电极,柔性电极与脑组织的力学性能更加匹配,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核心技术。早在2015年,方英团队就在国际上率先证实了侵入式柔性电极能够在啮齿类动物大脑实现长时程、高保真的神经元信号采集。然而,灵长类动物大脑的生理搏动与颅内位移幅度远超啮齿类动物,这种量级差异使得在灵长类大脑中实现长期稳定交互成为该领域最具挑战性的科学难题之一。此次突破正是在这一关键问题上取得了实质性进展。 据了解,这项核心技术的突破也推动了涉及的产业发展。方英创立的智冉医疗是一家融合先进材料、微纳制造、人工智能、神经科学等多学科的创新型企业,致力于将前沿科研成果转化为临床应用产品。
从"能记录"到"能长期稳定记录",是侵入式脑机接口走向临床的关键一步。可拉伸柔性电极体现的,不仅是材料与结构的创新,更是面向真实生理环境的工程化思维。把关键器件做稳、把安全边界守牢、把临床需求对准,才能让前沿科技真正服务生命健康,在规范发展中释放更大价值。