重磅突破！智冉醫療首席科學家領銜破解Neuralink掉“線”難題，筑牢侵入式腦機接口核心技術壁壘

北京腦科學與類腦研究所資深研究員、智冉醫療創始人兼首席科學家方英領銜的科研團隊成功研制出一款兼具高通量信號采集與生物力學順應性的可拉伸柔性電極，該技術打破了腦機接口技術中傳統柔性電極在應對大腦動態運動時易移位、易脫出的核心瓶頸，為侵入式腦機接口技術長期穩定性提供了底層解決方案。這項突破性成果于2月5日在國際學術期刊《Nature Electronics》發表。

（圖：高通量可拉伸柔性電極示意圖）

（圖：《Nature Electronics》官方發布截圖）

腦機接口通過在大腦和外部設備之間建立直接的信息交互通道，有望實現人類智能與人工智能的深度融合。全球主要國家和地區都在加快腦機接口產業布局，我國亦將其納入“十五五”規劃建議，彰顯國家層面對這一領域的高度重視。而在腦機接口的技術路線中，侵入式路線因能實現大腦與機器之間直接、精準的信息交互，被公認為是高帶寬人機交互領域的終極方向。

馬斯克創辦的Neuralink公司作為侵入式腦機接口領域的先驅，2024年初完成首例1024通道侵入式腦機接口的人體植入并一度引發轟動。然而術后僅數周，高達85%的柔性電極絲從該患者的腦組織中脫出，引發國際社會對侵入式腦機接口技術長期穩定性的深度憂慮。

而這起“事故”的根源直指侵入式腦機接口的共性難題——傳統柔性電極的線性結構設計無法實現有效的力學拉伸形變。我們的大腦并非靜止不動，它會隨呼吸與心跳節律性地搏動；而在身體運動的過程中，柔軟的腦組織會在顱腔內發生位移和形變。面對大腦的動態運動，傳統線性電極無法實時地順應腦組織的變化，因此容易發生電極移位甚至從腦組織中脫出。電極脫出不僅會直接降低大腦神經信號采集的數量與解碼精度，還可能引起腦組織炎癥反應。因此，如何研制如能夠適應大腦動態運動，實現神經信號長期穩定采集的新型柔性電極技術，是侵入式腦機接口技術臨床應用亟待突破的關鍵技術難題。

01

高通量可拉伸柔性電極：侵入式腦機接口的終極路徑

相比傳統剛性電極，柔性電極與腦組織的力學性能更加匹配，能夠極大提升植入器件的生物相容性，是當前腦機接口行業公認的底層核心技術。作為該領域的先驅，方英團隊曾在國際上率先證實了侵入式柔性電極能夠在嚙齒類動物體內實現長時程、高保真的神經元信號采集。但她對此研究結果有清醒的認識：侵入式腦機接口的終極應用者是人類，而靈長類動物（包括獼猴、人等）大腦的生理搏動與顱內位移幅度遠遠大于嚙齒類動物。這種量級上的差異意味著，要在靈長類大腦中實現長期穩定交互仍是當前腦機接口領域最具挑戰性的科學難題。

面對這一困擾行業的難題，方英團隊提出了一種新型的高通量“可拉伸”電極架構。傳統線性電極在受力時僅能依賴材料本體的拉伸形變，極易觸及應變極限；而可拉伸電極通過應變解耦，將拉伸負載轉化為彎曲與扭轉變形。這種設計利用了柔性電子中薄膜結構極低的彎曲強度，將拉伸應力引導至低能量勢壘的失穩變形中。得益于此，電極在植入后能夠動態跟隨大腦的搏動與顱內位移，確保了電極在腦組織中的長期穩定性。

（視頻：可拉伸柔性電極植入大腦后的動態運動效果）

“這款可拉伸電極在腦內也比傳統線性電極更加柔軟”方英研究員強調：Neuralink的線性電極拉伸100微米需施加4mN的力，而這款可拉伸電極僅需37μN——僅為前者的1/100。這意味著電極對腦組織的機械損傷更低，從根源上避免了傳統線性電極引發的免疫反應和膠質斑痕——其中，膠質斑痕會導致電極周圍神經元密度的降低，最終使電極失去信號采集能力。

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硬核驗證：靈長類大腦中神經信號的穩定采集！

為驗證可拉伸柔性電極的植入可靠性與長期穩定性，研究團隊以獼猴為試驗對象開展了系統性的驗證。結果表明，可拉伸柔性電極能夠實現獼猴大腦中的長期穩定記錄；更具突破性的是，在植入256通道該電極后，團隊成功采集到257個單神經元信號，并實現了對大腦運動意圖的高精度解碼。高神經元得率，對侵入式腦機接口技術的臨床轉化具有里程碑式的意義。該技術邏輯環環相扣：有效采集大腦神經元信號是精準解碼的前提，而采集到的信號數量直接決定了腦機接口技術的解碼精度，進而影響腦機交互的核心交互效能。這意味著，在電極通道數相同的情況下，長期維持高神經元得率能夠持續捕獲更多有效信號，從而為患者帶來更持久、更優質的臨床獲益。

（圖：可拉伸柔性電極長期植入后與腦組織生物相容性界面）

為進一步驗證該架構的大規模信號采集能力，團隊在靈長類大腦中成功植入了1024通道的高密度可拉伸柔性電極——這一規模與Neuralink的核心指標持平，并成功采集到大規模、高質量的神經元信號，再度印證了可拉伸柔性電極的優異性能。

（圖：植入1024通道的可拉伸柔性電極后，大腦中的神經元活動記錄）

03

全球領跑：智冉醫療穩坐侵入式腦機接口賽道“C位”

方英團隊的這項顛覆性成果，絕非僅為侵入式腦機接口的臨床轉化破局。當視線穿透當下的技術瓶頸望向未來，數年之后，侵入式腦機接口或將成為高通量人機交互的核心支柱，而可拉伸柔性電極的突破性意義，也將在普通人的日常生活中愈發凸顯。

不妨構想這樣一幅場景：侵入式腦機接口技術已褪去前沿科技的神秘面紗，全面融入日常。一位熱愛極限運動的愛好者，大腦中植入了以可拉伸柔性電極為核心的腦機接口設備，在山野間奔跑跳躍、在滑板上騰空翻轉，無需時刻擔心大腦內的植入器件對動作造成干擾，更不必擔憂劇烈運動帶來的電極絲脫出與腦損傷。這份從容，源于該電極卓越的動態順應性能——它能輕松承受約10毫米的位移幅度，即便遭遇意外碰撞，也能穩穩錨定大腦目標區域，持續、穩定地捕捉神經元信號，讓人機交互在動態場景中始終保持流暢精準。

這項核心技術的突破，也必然將方英聯合創辦的「智冉醫療」——這家堅守核心技術自主創新、且已具備量產能力的中國企業，推上侵入式腦機接口國際賽道的“C位”。智冉醫療團隊的這項研究成果，精準呼應了國家“十五五”規劃對未來產業的前瞻布局，為我國侵入式腦機接口技術從實驗室走向大規模臨床應用掃清了關鍵障礙。隨著技術迭代與臨床落地穩步推進，我國有望在全球侵入式腦機接口賽道搶占核心話語權，以技術優勢引領行業發展，讓這項前沿科技賦能全人類發展。

*封面圖片來源：123rf

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