世界最小无线脑芯片问世，体积比盐还小！

想象一下，未来治疗癫痫、帕金森病甚至抑郁症，不再需要开颅植入笨重的电极和导线，而只需注射一粒比盐还小的微型芯片——它能无线监测大脑活动，精准释放电脉冲，并在完成任务后安全降解。这听起来像科幻小说，但美国加州理工学院的工程师们刚刚把它变成了现实。2026年1月，他们宣布成功研制出全球最小的无线脑机接口设备，体积仅0.1立方毫米，比一粒食盐还要小，却集成了电源、传感器、信号处理器和通信模块，相关成果发表于《自然·生物医学工程》，被誉为“神经工程领域的里程碑”。

传统脑深部刺激（DBS）设备通常需要外科手术将电极插入大脑特定区域，再通过皮下导线连接到胸口的电池盒。整个系统不仅创伤大、感染风险高，而且电池寿命有限，几年后需再次手术更换。更关键的是，这些设备体积庞大，无法同时在多个脑区部署，限制了对复杂神经网络的研究和治疗。而加州理工团队的新发明彻底颠覆了这一范式：他们把整个系统做成了一个独立的“神经尘”（Neural Dust）——无需导线，无需体内电池，靠外部超声波供能和通信。

这个微型植入体的核心是一块定制芯片，上面集成了压电材料制成的超声换能器。当体外发射的超声波穿透颅骨到达芯片时，压电材料会将其转化为微弱电流，为芯片供电；同时，芯片还能通过改变自身反射超声波的方式，将记录到的神经电信号编码后“传回”体外接收器。整个过程完全无线、无电池、低功耗，且超声波对人体组织几乎无害。

研究人员在活体小鼠实验中验证了其性能。他们将多个“神经尘”植入小鼠不同脑区，成功记录到单个神经元放电的毫秒级信号，并能实时分辨动物是在睡眠、清醒还是运动状态。更令人惊叹的是，该设备还能反向工作——接收指令后释放微安级电流，精准激活特定神经回路，从而调控小鼠行为。这意味着它不仅是“监听器”，更是“对话者”。

之所以能做到如此微小，得益于三大创新：一是用超声替代电磁波通信（电磁波在体内衰减快，需更大天线）；二是采用新型低功耗电路设计，待机电流仅几纳安；三是将所有功能集成在单片硅基芯片上，避免分立元件拼接。整个装置长宽高均小于0.5毫米，重量不到0.1毫克，理论上可通过细针注射或微创穿刺植入，极大降低手术风险。

这项技术的潜在应用极为广阔。对癫痫患者，可在发作前兆出现时自动干预，阻止病情恶化；对瘫痪人士，可作为高密度脑机接口，解码运动意图控制机械臂；对精神疾病研究者，能长期追踪情绪相关脑区的动态变化，揭示抑郁症或焦虑症的神经机制。未来甚至可开发可降解版本，在完成数周治疗后自行溶解，无需二次取出。

当然，从老鼠到人类还有很长的路要走。人体颅骨更厚，脑组织更深，信号衰减更强。但研究团队已开始测试厘米级穿透深度的原型机，并与神经外科医生合作设计临床路径。项目首席科学家阿扎尔·法塔赫扎德教授表示：“我们的目标不是取代现有设备，而是提供一种更精细、更灵活、更少侵入的新工具。”

更重要的是，这种“分布式神经传感”理念可能重塑整个脑科学。过去我们只能在少数点位“采样”，现在有望在数十甚至上百个位置同时“直播”大脑活动，就像从收音机升级到全景4K视频。这将极大加速对意识、记忆、决策等高级认知功能的理解。

一粒盐大小的芯片，承载着解读人类最复杂器官的雄心。它不喧哗，却可能悄然改变百万患者的命运——让治疗更精准，让探索更深入，也让科技真正融入生命，而不只是侵入它。

参考资料：“A subnanolitre tetherless optoelectronic microsystem for chronic neural recording in awake mice” by Sunwoo Lee, Shahaboddin Ghajari, Sanaz Sadeghi, Yumin Zheng, Hind Zahr, Alejandro J. Cortese, Wenchao Gu, Kibaek Choe, Aaron Mok, Melanie Wallace, Rui Jiao, Chunyan Wu, Jesse C. Werth, Weiru Fan, Praneeth Mogalipuvvu, Ju Uhn Park, ong Zhao, Conrad Smart, Thomas A. Cleland, Melissa R. Warden, Jan Lammerding, Tianyu Wang, Jesse H. Goldberg, Paul L. McEuen, Chris Xu and Alyosha C. Molnar, 3 November 2025, Nature Electronics.
DOI: 10.1038/s41928-025-01484-1

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