中國科學院深圳先進技術研究院聯合東華大學科研團隊,在腦機接口領域取得突破性進展——成功研制出直徑僅196微米、具備自主運動能力的神經纖維電極"神經蠕蟲"(NeuroWorm)。這項發表于《自然》雜志的研究,首次提出"動態電極"概念,顛覆了傳統植入式電極的靜態模式,為腦機接口技術開辟了全新路徑。
圖為顯微鏡下60通道神經纖維電極結構(科研團隊供圖)
傳統植入式電極存在顯著局限:植入后位置固定,信號采集范圍受限,且長期使用易引發組織損傷。針對這些痛點,研究團隊耗時五年開發出這款超細柔性電極。其主體采用特殊高分子材料,在保持頭發絲般纖細(196微米)的同時,內部集成60個獨立信號通道,可同時記錄多維度神經活動。
該裝置的核心創新在于動態調控能力。通過磁控導航系統與實時影像追蹤的協同工作,電極能在生物體內自主改變運動軌跡。實驗顯示,在兔子腦組織中,電極可精準調整行進方向,持續獲取穩定的高質量生物電信號。這種"主動探索"模式相比傳統靜態電極,信號采集效率提升3倍以上。
在動物實驗階段,研究團隊驗證了電極的長期穩定性。采用微創植入技術后,電極在大鼠腿部肌肉中持續工作43周未出現性能衰減。更引人注目的是其空間適應性:通過外部磁場控制,電極每日可自動遷移至不同監測位點,實現多點動態監測,這在神經疾病診療和腦科學研究中具有重要應用價值。
這項突破不僅解決了傳統電極的機械損傷問題,更通過動態交互機制顯著提升了信號采集的時空分辨率。研究團隊表示,后續將優化電極的生物相容性,并探索其在癲癇預警、運動功能修復等領域的臨床轉化可能。