在脑机接口技术领域,电极作为连接电子设备与生物神经系统的关键组件,始终是科研人员关注的焦点。传统植入式电极因采用“静态”设计,植入后位置固定且功能受限,难以适应生物体内复杂动态的环境变化,更会因免疫反应导致信号衰减,成为制约脑机接口技术发展的瓶颈。
中国科学院深圳先进技术研究院联合团队突破性研发出一种名为NeuroWorm(神经蠕虫)的动态纤维电极,其直径仅196微米,相当于人类发丝的1/5,却集成了60个独立信号通道。这种柔性电极通过创新的结构设计与卷曲工艺,不仅具备可拉伸特性,更首次实现了植入后位置的动态调控。
研究团队在电极头部植入微型磁控单元,结合高精度磁场导航系统与实时影像追踪技术,使NeuroWorm能够在生物体内自主改变行进方向。实验显示,该电极在兔脑组织中可精准“游走”,根据科研需求动态调整监测目标,彻底颠覆了传统电极“一植定终身”的局限。
长期生物相容性测试中,NeuroWorm展现出显著优势。在大鼠腿部肌肉植入43周(约10个月)后,电极持续稳定记录肌电信号,周围组织形成的纤维包裹层平均厚度不足23微米。更关键的是,植入13个月后的组织检测表明,电极周边细胞凋亡率与正常组织无显著差异,证明其具备卓越的长期安全性。
该成果已发表于国际顶级学术期刊《自然》,标志着脑机接口电极技术进入“动态智能”新阶段。研究团队通过动物实验证实,NeuroWorm不仅能适应脑组织环境,还可长期稳定工作于肌肉等外周组织,为运动功能监测与康复治疗开辟了全新路径。
与传统静态电极相比,NeuroWorm实现了三大突破:从被动固定到主动控制、从单一位置到多目标监测、从短期有效到长期稳定。这种动态响应能力使其在假肢控制、神经疾病治疗及人机交互等场景中具有巨大应用潜力。
目前,研究团队正持续优化电极的生物相容性材料与磁控精度,并探索将动态电极技术应用于更多类型的生物组织。这项突破性成果不仅解决了脑机接口领域的核心难题,更为下一代智能植入设备的研发奠定了技术基础。