米兰官网-已初步验证！中国团队破解脑机电极“掉线”难题—新闻—科学网

侵入式脑机接口技能，被公认为是高带宽人机交互的最好方案。然而，柔性电极于年夜脑中易移位、易脱出等问题，是影响该技能持久不变运用的焦点瓶颈。好动静是，中国团队的一项结果，有望冲破这一场合排场。

近日，国际学术期刊《天然—电子学》发表了北京脑科学与类脑研究所资深研究员、“智冉医疗”开创人兼首席科学家方英团队的最新进展。该团队针对于柔性电极于年夜脑动态勾当时易移位、易脱出等问题，乐成研制出一款兼具高通量旌旗灯号收罗与生物力学适应性的可拉伸柔性电极，为侵入式脑机接口技能持久不变性提供相识决方案。

侵入式脑机接口的共性难题

埃隆 马斯克开办的Neuralink公司，是侵入式脑机接口范畴的前驱。Neuralink在2024年头完成世界首例1024通道侵入式脑机接口的人体植入，并一度激发惊动。然而，少有人存眷到，于惊动新闻以后，“Neuralink电极脱失事件”给这一世界首创蒙上一层暗影。

据外媒报导，就于Neuralink公司完成上述侵入式脑机接口人体植入手术的几周后，高达85%的柔性电极丝从该患者的脑构造中脱出，这引起了业界对于侵入式脑机接口技能持久不变性的深度忧虑。《华尔街日报》于报导中写道：“只管埃隆?马斯克旗下的公司与患者上演了一场乐成的演示，但该装备收罗的数据量已经呈现降落。”

Neuralink植入的电极其何会年夜量脱出？方英告诉《中国科学报》，这实在恰是侵入式脑机接口的一个共性难题：传统柔性电极的线性布局设计，没法实现有用的力学拉伸形变。

“咱们的年夜脑并不是静止不动，它会随呼吸与心跳节律性地搏动；而于身体运动的历程中，柔软的脑构造会于颅腔内发生位移及形变。”方英向记者注释道，面临年夜脑的动态运动，传统线性电极没法及时地适应脑构造的变化，是以轻易发生电极移位，甚至从脑构造中脱出。

方英说，电极移位甚至脱出，不仅会直接降低年夜脑神经旌旗灯号收罗的数目与解码精度，还有可能引起脑构造炎症反映。是以，可以或许顺应年夜脑动态运动、实现神经旌旗灯号持久不变收罗的新型柔性电极技能，是侵入式脑机接口技能临床运用“亟待冲破的要害技能难题”。

新型电极能“像剪好的窗花般”于脑中伸展

方英于柔性高通量电极范畴有着多年的深耕。十多年前，方英团队于国际上率先证明，侵入式柔性电极可以或许于啮齿类动物体内实现永劫程、高保真的神经元旌旗灯号收罗。但她清晰地知道，侵入式脑机接口的最终运用者是人类，而灵长类动物（包括猕猴、人等）年夜脑的心理搏动与颅内位移幅度远弘远在啮齿类动物。

“这类量级上的差异，象征着要于灵长类年夜脑中实现持久不变交互，仍是当前脑机接口范畴最具挑战性的科学难题。”方英说。

于后续的攻关历程中，团队立异性地提出及设计了“可拉伸柔性电极”架构。

方英对于《中国科学报》先容说，传统线性电极于受力时仅能依靠质料本体的拉伸形变，极易涉及应变极限；而可拉伸电极经由过程应变解耦，可将拉伸负载转化为弯曲与旋转变形。详细而言，团队经由过程周详微纳加工工艺，先将电极制成二维螺旋阵列。当电极植入年夜脑后，于脑脊液情况的作用下，电极会像剪好的窗花般趁势伸展，完成从二维平面（2D）转化为三维立体（3D）螺旋形态的改变，以顺应年夜脑搏动。

可拉伸柔性电极植入年夜脑后的动态运动效果。

方英对于记者注释说，这类设计使用了柔性电子中薄膜布局极低的弯曲强度，将拉伸应力指导至低能量势垒的掉稳变形中。患上益在此，电极于植入后可以或许动态追随年夜脑的搏动与颅内位移，确保了电极于脑构造中的持久不变性。

“这款可拉伸电极于脑内也比传统线性电极越发柔及。”方英研究员夸大：Neuralink的线性电极拉伸100微米需施加4毫牛（mN）的力，而这款可拉伸电极仅需37微牛（μN）——仅为前者的1/100。

与此同时，这类极致柔软性，也象征着电极对于脑构造的机械毁伤更低，从泉源上防止了线性布局柔性电极激发的免疫反映及胶质斑痕等问题——此中，胶质斑痕会致使电极周围神经元密度的降低，终极使电极掉去旌旗灯号收罗能力。

可拉伸柔性电极持久植入后与脑构造生物相容性界面。

于灵长类年夜脑中得到开端验证

为验证可拉伸柔性电极的植入靠得住性与持久不变性，研究团队以猕猴为实验对于象开展了体系性的验证。颠末超8个月的试验，成果注解，可拉伸柔性电极可以或许实此刻猕猴年夜脑中的持久不变记载（可探测神经元数目未见显著削减）。

更使人振奋的是，研究团队于为猕猴植入256通道该电极后，团队乐成收罗到257个单神经元旌旗灯号，神经元患上率（单个通道有用收罗神经元旌旗灯号的效率）跨越100%，并实现了对于年夜脑运动用意的高精度解码。

“超100%的神经元患上率，对于侵入式脑机接口技能的临床转化具备里程碑式的意义。”方英告诉《中国科学报》，有用收罗年夜脑神经元旌旗灯号是精准解码的条件，而收罗到的旌旗灯号数目直接决议了脑机接口技能的解码精度，进而影响脑机交互的焦点交互效能。

为进一步验证该电极架构的年夜范围旌旗灯号收罗能力，团队于灵长类年夜脑中乐成植入了1024通道的高密度可拉伸柔性电极——这一范围与Neuralink的焦点指标持平，并乐成收罗到年夜范围、高质量的神经元旌旗灯号。这也再度印证了可拉伸柔性电极的优秀机能。

植入1024通道的可拉伸柔性电极后，年夜脑中的神经元勾当记载。

据方英先容，基在团队于相干技能上的堆集，今朝他们已经乐成研制出基在可拉伸柔性电极的高通量无线侵入式脑机接口体系。该体系经由过程优化脑机接口体系的生物相容性与旌旗灯号传输的带宽，可有用晋升旌旗灯号的持久不变性及解码精度，为侵入式脑机接口产物的范围化临床运用奠基了技能基础。

“跟着技能迭代与临床落地稳步推进，我国有望于全世界侵入式脑机接口赛道抢占焦点话语权。”对于在相干技能的将来成长，方英决定信念满满。