重磅突破！智冉医疗首席科学家领衔破解Neuralink掉“线”难题，筑牢侵入式脑机接口核心技术壁垒

北京脑科学与类脑研究所资深研究员、智冉医疗创始人兼首席科学家方英领衔的科研团队成功研制出一款兼具高通量信号采集与生物力学顺应性的可拉伸柔性电极，该技术打破了脑机接口技术中传统柔性电极在应对大脑动态运动时易移位、易脱出的核心瓶颈，为侵入式脑机接口技术长期稳定性提供了底层解决方案。这项突破性成果于2月5日在国际学术期刊《Nature Electronics》发表。

（图：高通量可拉伸柔性电极示意图）

（图：《Nature Electronics》官方发布截图）

脑机接口通过在大脑和外部设备之间建立直接的信息交互通道，有望实现人类智能与人工智能的深度融合。全球主要国家和地区都在加快脑机接口产业布局，我国亦将其纳入“十五五”规划建议，彰显国家层面对这一领域的高度重视。而在脑机接口的技术路线中，侵入式路线因能实现大脑与机器之间直接、精准的信息交互，被公认为是高带宽人机交互领域的终极方向。

马斯克创办的Neuralink公司作为侵入式脑机接口领域的先驱，2024年初完成首例1024通道侵入式脑机接口的人体植入并一度引发轰动。然而术后仅数周，高达85%的柔性电极丝从该患者的脑组织中脱出，引发国际社会对侵入式脑机接口技术长期稳定性的深度忧虑。

而这起“事故”的根源直指侵入式脑机接口的共性难题——传统柔性电极的线性结构设计无法实现有效的力学拉伸形变。我们的大脑并非静止不动，它会随呼吸与心跳节律性地搏动；而在身体运动的过程中，柔软的脑组织会在颅腔内发生位移和形变。面对大脑的动态运动，传统线性电极无法实时地顺应脑组织的变化，因此容易发生电极移位甚至从脑组织中脱出。电极脱出不仅会直接降低大脑神经信号采集的数量与解码精度，还可能引起脑组织炎症反应。因此，如何研制如能够适应大脑动态运动，实现神经信号长期稳定采集的新型柔性电极技术，是侵入式脑机接口技术临床应用亟待突破的关键技术难题。

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高通量可拉伸柔性电极：侵入式脑机接口的终极路径

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，是当前脑机接口行业公认的底层核心技术。作为该领域的先驱，方英团队曾在国际上率先证实了侵入式柔性电极能够在啮齿类动物体内实现长时程、高保真的神经元信号采集。但她对此研究结果有清醒的认识：侵入式脑机接口的终极应用者是人类，而灵长类动物（包括猕猴、人等）大脑的生理搏动与颅内位移幅度远远大于啮齿类动物。这种量级上的差异意味着，要在灵长类大脑中实现长期稳定交互仍是当前脑机接口领域最具挑战性的科学难题。

面对这一困扰行业的难题，方英团队提出了一种新型的高通量“可拉伸”电极架构。传统线性电极在受力时仅能依赖材料本体的拉伸形变，极易触及应变极限；而可拉伸电极通过应变解耦，将拉伸负载转化为弯曲与扭转变形。这种设计利用了柔性电子中薄膜结构极低的弯曲强度，将拉伸应力引导至低能量势垒的失稳变形中。得益于此，电极在植入后能够动态跟随大脑的搏动与颅内位移，确保了电极在脑组织中的长期稳定性。

（视频：可拉伸柔性电极植入大脑后的动态运动效果）

“这款可拉伸电极在脑内也比传统线性电极更加柔软”方英研究员强调：Neuralink的线性电极拉伸100微米需施加4mN的力，而这款可拉伸电极仅需37μN——仅为前者的1/100。这意味着电极对脑组织的机械损伤更低，从根源上避免了传统线性电极引发的免疫反应和胶质斑痕——其中，胶质斑痕会导致电极周围神经元密度的降低，最终使电极失去信号采集能力。

02

硬核验证：灵长类大脑中神经信号的稳定采集！

为验证可拉伸柔性电极的植入可靠性与长期稳定性，研究团队以猕猴为试验对象开展了系统性的验证。结果表明，可拉伸柔性电极能够实现猕猴大脑中的长期稳定记录；更具突破性的是，在植入256通道该电极后，团队成功采集到257个单神经元信号，并实现了对大脑运动意图的高精度解码。高神经元得率，对侵入式脑机接口技术的临床转化具有里程碑式的意义。该技术逻辑环环相扣：有效采集大脑神经元信号是精准解码的前提，而采集到的信号数量直接决定了脑机接口技术的解码精度，进而影响脑机交互的核心交互效能。这意味着，在电极通道数相同的情况下，长期维持高神经元得率能够持续捕获更多有效信号，从而为患者带来更持久、更优质的临床获益。

（图：可拉伸柔性电极长期植入后与脑组织生物相容性界面）

为进一步验证该架构的大规模信号采集能力，团队在灵长类大脑中成功植入了1024通道的高密度可拉伸柔性电极——这一规模与Neuralink的核心指标持平，并成功采集到大规模、高质量的神经元信号，再度印证了可拉伸柔性电极的优异性能。

（图：植入1024通道的可拉伸柔性电极后，大脑中的神经元活动记录）

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全球领跑：智冉医疗稳坐侵入式脑机接口赛道“C位”

方英团队的这项颠覆性成果，绝非仅为侵入式脑机接口的临床转化破局。当视线穿透当下的技术瓶颈望向未来，数年之后，侵入式脑机接口或将成为高通量人机交互的核心支柱，而可拉伸柔性电极的突破性意义，也将在普通人的日常生活中愈发凸显。

不妨构想这样一幅场景：侵入式脑机接口技术已褪去前沿科技的神秘面纱，全面融入日常。一位热爱极限运动的爱好者，大脑中植入了以可拉伸柔性电极为核心的脑机接口设备，在山野间奔跑跳跃、在滑板上腾空翻转，无需时刻担心大脑内的植入器件对动作造成干扰，更不必担忧剧烈运动带来的电极丝脱出与脑损伤。这份从容，源于该电极卓越的动态顺应性能——它能轻松承受约10毫米的位移幅度，即便遭遇意外碰撞，也能稳稳锚定大脑目标区域，持续、稳定地捕捉神经元信号，让人机交互在动态场景中始终保持流畅精准。

这项核心技术的突破，也必然将方英联合创办的「智冉医疗」——这家坚守核心技术自主创新、且已具备量产能力的中国企业，推上侵入式脑机接口国际赛道的“C位”。智冉医疗团队的这项研究成果，精准呼应了国家“十五五”规划对未来产业的前瞻布局，为我国侵入式脑机接口技术从实验室走向大规模临床应用扫清了关键障碍。随着技术迭代与临床落地稳步推进，我国有望在全球侵入式脑机接口赛道抢占核心话语权，以技术优势引领行业发展，让这项前沿科技赋能全人类发展。

*封面图片来源：123rf

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