在腦機接口技術領域,電極作為連接電子設備與生物神經系統的關鍵組件,始終是科研人員關注的焦點。傳統植入式電極因采用“靜態”設計,植入后位置固定且功能受限,難以適應生物體內復雜動態的環境變化,更會因免疫反應導致信號衰減,成為制約腦機接口技術發展的瓶頸。
中國科學院深圳先進技術研究院聯合團隊突破性研發出一種名為NeuroWorm(神經蠕蟲)的動態纖維電極,其直徑僅196微米,相當于人類發絲的1/5,卻集成了60個獨立信號通道。這種柔性電極通過創新的結構設計與卷曲工藝,不僅具備可拉伸特性,更首次實現了植入后位置的動態調控。
研究團隊在電極頭部植入微型磁控單元,結合高精度磁場導航系統與實時影像追蹤技術,使NeuroWorm能夠在生物體內自主改變行進方向。實驗顯示,該電極在兔腦組織中可精準“游走”,根據科研需求動態調整監測目標,徹底顛覆了傳統電極“一植定終身”的局限。
長期生物相容性測試中,NeuroWorm展現出顯著優勢。在大鼠腿部肌肉植入43周(約10個月)后,電極持續穩定記錄肌電信號,周圍組織形成的纖維包裹層平均厚度不足23微米。更關鍵的是,植入13個月后的組織檢測表明,電極周邊細胞凋亡率與正常組織無顯著差異,證明其具備卓越的長期安全性。
該成果已發表于國際頂級學術期刊《自然》,標志著腦機接口電極技術進入“動態智能”新階段。研究團隊通過動物實驗證實,NeuroWorm不僅能適應腦組織環境,還可長期穩定工作于肌肉等外周組織,為運動功能監測與康復治療開辟了全新路徑。
與傳統靜態電極相比,NeuroWorm實現了三大突破:從被動固定到主動控制、從單一位置到多目標監測、從短期有效到長期穩定。這種動態響應能力使其在假肢控制、神經疾病治療及人機交互等場景中具有巨大應用潛力。
目前,研究團隊正持續優化電極的生物相容性材料與磁控精度,并探索將動態電極技術應用于更多類型的生物組織。這項突破性成果不僅解決了腦機接口領域的核心難題,更為下一代智能植入設備的研發奠定了技術基礎。