我国科研团队攻克脑机接口关键技术 可拉伸柔性电极实现灵长类动物长期稳定信号采集

问题:侵入式脑机接口被认为是实现脑与外部设备高质量信息交互的重要路径之一,其应用前景覆盖神经功能障碍辅助康复、重度瘫痪患者交流与控制、脑疾病研究等多个方向。

然而,长期以来,植入式电极在脑内“稳定”是业内公认的难点。

尤其在高通量采集需求下,电极一旦发生移位、脱出,不仅会造成信号数量与质量下降,影响解码精度,还可能带来炎症反应等生物学风险,成为制约从实验室验证走向临床推广的关键障碍。

原因:大脑并非静止器官。

呼吸与心跳带来的节律性搏动、以及体动引起的颅内位移与形变,会使柔软的脑组织处于持续的动态运动状态。

传统刚性电极与脑组织力学不匹配,容易加剧组织反应;而传统柔性电极虽然在材料层面更接近脑组织,却常受结构形变能力限制,面对复杂的拉伸与剪切负载时难以持续顺应,导致稳定性不足。

对于更接近人类生理特征的灵长类大脑,其搏动与位移幅度明显大于啮齿类动物,这种“运动量级”差异进一步放大了长期稳定植入的技术挑战。

影响:北京脑科学与类脑研究所研究人员、智冉医疗创始人方英领衔团队此次提出的高通量“可拉伸”柔性电极架构,核心在于通过应变解耦,将外界拉伸负载转化为更易承受的弯曲与扭转变形,利用薄膜结构低弯曲强度的特性,引导应力进入更低能量代价的形变路径,从而增强在动态脑环境中的随动能力。

审稿专家评价认为,该方案针对植入稳定性、组织反应与长期接口等核心挑战给出了新思路,展示出提升脑机接口性能的潜力。

在验证层面,团队以猕猴为模型开展系统实验,结果显示该电极可实现长期稳定记录。

在植入256通道电极后,研究人员采集到257个单神经元信号,并实现对运动意图的高精度解码;进一步在灵长类大脑中植入1024通道高密度电极阵列后,实现了大规模、高质量神经元信号的稳定采集,显示该技术在高通量方向具备进一步拓展空间。

业内认为,这类成果的意义不仅在于通道数提升,更在于为“长期稳定、可扩展、可重复”的工程化路径提供了关键证据链,有助于推动侵入式脑机接口从概念验证迈向更严格的临床评估。

对策:面向临床转化,侵入式脑机接口仍需在安全性、有效性与可制造性三方面同步推进。

一是继续完善生物相容性与长期组织反应评估,建立更系统的长期随访指标与标准化测试体系;二是优化植入手术流程与器械配套,降低操作复杂度与手术时间,提升可重复性与一致性;三是围绕材料、微纳加工、封装与可靠性开展产业链协同,推动关键器件从“能用”走向“好用、耐用、可规模化生产”。

同时,数据采集之后的信号处理与解码算法同样需要与硬件迭代协同,形成从采集、传输、解码到应用闭环的系统工程能力。

前景:从国际竞争格局看,脑机接口正处于由科研突破向应用探索加速过渡的阶段,高通量、长期稳定与低损伤被视为技术演进的共同方向。

此次可拉伸柔性电极在灵长类模型中的验证,意味着我国在关键底层器件上取得了更接近临床需求的阶段性进展。

未来,若能在更长周期稳定性、在体安全性、产品一致性以及临床试验路径等方面持续攻关,有望加快形成可推广的临床解决方案,并带动先进材料、微纳制造、神经科学与相关医疗器械产业的协同创新,进一步拓展神经疾病诊疗与康复领域的应用边界。

脑机接口技术代表了人类科技发展的前沿方向,其临床应用前景广阔。

我国科研团队在可拉伸柔性电极领域的突破,不仅体现了基础研究的创新能力,更展现了将科学发现转化为实际应用的决心。

这一成果的取得,标志着我国在脑科学与神经工程领域已跻身国际先进行列。

随着这一关键技术瓶颈的突破,脑机接口技术距离造福人类的目标又近了一步,有望为神经系统疾病患者带来新的希望。