在神经科学的探索征途中，科学家们一直在追寻一种理想的大脑探针设计：它既要足够刚硬以穿透复杂的脑组织，又需足够柔软，以减少对大脑的长期伤害。这一看似矛盾的需求，近期被中国科学家成功破解。
由中国科学院心理研究所的梁璟研究团队与半导体研究所的裴为华研究团队携手，从章鱼触手中汲取灵感，创新性地研发出一种名为“神经触手”的可调刚度探针，为脑机接口技术的发展开辟了崭新的路径。
神经触手探针的工作原理颇为巧妙：借助内置的液压系统，探针能够在刚性与柔性状态间自由切换。在需要穿刺植入时，探针坚硬如钢；而在进行长期记录时，则柔软如脑组织，实现了微创植入且无需额外辅助工具。
脑机接口技术的核心在于将微电极植入大脑，以捕捉神经元的电信号。然而，这一看似简单的操作实则困难重重。传统的刚性电极，如硅基探针或金属微丝，尽管易于植入，但因其与脑组织间的机械性能差异巨大，常导致周围组织受损，引发炎症反应，最终影响信号质量。
为应对这一挑战，科学家们开发了柔性电极。这些由高分子材料制成的探针，能与大脑同步运动，显著减少了慢性损伤。然而，柔性探针过于柔软，难以独立穿透坚韧的脑膜和脑组织。常用的解决方案，如涂覆硬质材料或使用刚性辅助工具，均存在明显缺陷。
面对这一困境，研究团队另辟蹊径，从章鱼的触手中找到了灵感。章鱼的触手通过调节内部液压系统，能在柔软灵活与坚硬有力间自如转换。受此启发，研究团队设计了一种内含微型液压系统的神经探针——“Neurotentacle”（神经触手）。通过调节微通道中的液体压力，探针能够在植入前后实现刚度的变化。
制造这种探针的技术挑战巨大，尤其是在几微米厚的柔性探针中构建能承受高压的微通道。研究团队通过一种创新的表面粘附力调控工艺，成功克服了这一难题。他们利用材料表面性质的差异，形成潜在的微通道结构，并在注入液体后撑开壁面，形成功能性通道。
力学测试显示，探针的最大承载力与内部压力正相关。在0.1兆帕时，探针承载力微弱；而当压力增至1兆帕时，承载力提高了15倍，足以可靠穿透脑组织。高速摄像机记录下的弯曲行为也验证了液压调控的有效性，探针刚度显著提升，完美实现了“植入时坚硬，工作时柔软”的智能转换。
神经触手探针的显著优势在于其超低植入损伤。组织学分析显示，与传统的针辅助植入方法相比，神经触手造成的急性损伤面积减少了74.4%，慢性免疫反应也显著降低。这意味着更轻的炎症反应、更薄的疤痕组织，以及更好的长期生物相容性。
在长达28天的在体记录实验中，神经触手探针展现出卓越的电生理记录性能。从植入第一天起，其在功能通道数、可分离神经元数量、信噪比以及质量因子等方面均表现出明显优势。更令人印象深刻的是，记录质量的稳定性极高，各项指标在前14天稳步上升后保持在高水平。
神经触手技术的成功，标志着柔性神经电极领域取得了重要突破。它无需额外的硬质材料或辅助工具，实现了真正的自主植入。同时，其可逆的刚度调节为未来开发可调位置的慢性电极奠定了基础。由于慢性组织损伤大幅减少，神经触手能够在更长时间内保持高质量的信号记录。
这一技术的出现，不仅解决了柔性电极植入的技术难题，更为脑机接口领域带来了新的曙光。随着脑机接口在瘫痪康复、神经疾病治疗等领域的广泛应用，对更安全、更有效的神经接口技术的需求日益增长。神经触手探针凭借其独特的仿生设计理念和优异的性能表现，有望在这一领域发挥重要作用，推动神经科学与技术的融合与发展。
