据央视财经报道,中国科学院深圳先进技术研究院联合东华大学科研团队,经过5年多的协同攻关,成功研发出一种新型神经纤维电极——“神经蠕虫”(NeuroWorm)。这种电极如头发丝般纤细,不仅柔软可拉伸,还能实现自由驱动,标志着生物电子接口技术从静态向动态、从被动记录向主动智能探测的重大范式转变。该研究成果已于北京时间9月17日在国际权威学术期刊《自然》上发表。
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在脑机接口等神经接口系统中,电极作为连接电子设备与生物神经系统的核心传感器,其性能直接决定了技术的实用性。传统植入式电极均为静态设计,植入后位置固定,仅能进行局限的信号采集,这在一定程度上限制了脑机接口技术的进一步发展和应用。
研究团队从蚯蚓在土壤中的灵活运动和分段感知能力中汲取灵感,通过创新的电极结构设计和卷曲技术,将制备在超薄柔性聚合物上的二维电极阵列卷曲成一根直径仅约200微米的纤维。这根纤细的神经纤维电极沿轴向集成了多达60个独立的生物电信号采集通道,实现了高密度的信号采集。
更令人瞩目的是,研究人员在纤维头部嵌入了一个微小的磁控单元,使得植入后的“神经蠕虫”能够在外部磁场的引导下,在脑组织或肌肉等软组织中主动前行、转向,精准抵达目标区域进行动态监测。这一创新设计不仅提高了电极的灵活性和适应性,还为解决长期临床植入难题提供了全新的思路。
专家指出,这项技术有望让医生未来无需再为电极的轻微错位或目标漂移而烦恼,通过无创的体外磁控即可实现体内设备的精准复位。此外,该技术还为未来生物电子设备走向主动化、智能化奠定了坚实的基础。
据央视新闻介绍,脑机接口技术是在大脑与外部设备之间建立直接连接的通路。大脑在思维活动时会产生脑电波,而脑机接口则通过识别脑电波特征直接读取大脑意图,并将其转化为计算机指令,实现人与机器或外部环境之间的交互联通。这一技术有望创造让瘫痪者行走、让失语者“说话”、让盲人“复明”等奇迹。
脑机接口技术主要分为非侵入式和侵入式两类。非侵入式脑机接口在头皮表面使用电极、传感器等设备获取大脑活动信息,虽然信号质量相对较低,但具有易操作、安全性高等特点。此次国家医保局立项指南新增非侵入式脑机接口适配费项目,正是为临床使用此类技术时需要不断调试设备的服务项目而设。
然而,专家也提醒,大脑是一个极其复杂的器官,拥有800亿到1000亿个神经元,每个神经元又与上万个其他神经元连接。目前,我们对大脑的认知还远远不够。最顶尖的电生理技术一次也只能记录1000个神经元,大规模记录和准确解码编码仍任重道远。此外,侵入式脑机接口对大脑的损伤也不容忽视,植入电极需要开颅手术,且电极在脑中时间长了有感染风险。因此,为保障患者安全,脑机接口技术应列入医疗技术清单进行严格管理。
每日经济新闻综合央视新闻、央视财经报道