一只獼猴大腦里，一根可拉伸的柔性電極正隨著呼吸起伏微微擺動(dòng)，另一端，電腦屏幕上的神經(jīng)元信號(hào)穩(wěn)定閃爍，1024個(gè)通道同時(shí)工作——這是傳統(tǒng)電極無法長期捕捉的動(dòng)態(tài)景象。

可拉伸柔性電極植入大腦后的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)效果

2月5日，由北京腦科學(xué)與類腦研究所資深研究員、智冉醫(yī)療創(chuàng)始人方英領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)在國際學(xué)術(shù)期刊《Nature Electronics》發(fā)表了一項(xiàng)突破性成果，成功研制出一款兼具高通量信號(hào)采集與生物力學(xué)順應(yīng)性的可拉伸柔性電極。

高通量可拉伸柔性電極示意圖

論文鏈接：http://www.nature.sh.sjuku.top/articles/s41928-025-01560-6

這項(xiàng)技術(shù)解決了侵入式腦機(jī)接口中傳統(tǒng)柔性電極易移位、易脫出的世界難題。此前，馬斯克的Neuralink公司在2024年完成首例人體植入后，曾面臨高達(dá)85%的電極絲從患者腦組織脫出的情況，其第二例患者植入后，仍有約60%的電極無法工作。

01.

動(dòng)態(tài)大腦，靜態(tài)電極：侵入式腦機(jī)接口的世界困境

Neuralink的困境暴露了侵入式腦機(jī)接口的技術(shù)瓶頸——傳統(tǒng)柔性電極的線性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無法實(shí)現(xiàn)有效的力學(xué)拉伸形變。

人類大腦并非靜止器官，它會(huì)隨呼吸與心跳搏動(dòng)，腦組織在顱腔內(nèi)的位移幅度可達(dá)0.5-1.5毫米。

面對(duì)大腦的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)，傳統(tǒng)線性電極無法實(shí)時(shí)地順應(yīng)腦組織的變化，因此容易發(fā)生電極移位甚至從腦組織中脫出。這不僅會(huì)直接降低神經(jīng)信號(hào)采集的數(shù)量與解碼精度，還會(huì)引起腦組織炎癥反應(yīng)。

因此，如何研制能夠適應(yīng)大腦動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)神經(jīng)信號(hào)長期穩(wěn)定采集的新型柔性電極技術(shù)，是侵入式腦機(jī)接口技術(shù)臨床應(yīng)用亟待突破的關(guān)鍵技術(shù)難題。

02.

技術(shù)突破：從“線性”到“可拉伸”

早在2015年6月，方英團(tuán)隊(duì)與合作者就在國際上率先證實(shí)了侵入式柔性電極能夠在嚙齒類動(dòng)物大腦實(shí)現(xiàn)長時(shí)程、高保真的神經(jīng)元信號(hào)采集。

但嚙齒類與靈長類存在顯著差異。靈長類動(dòng)物大腦的生理搏動(dòng)與顱內(nèi)位移幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于嚙齒類動(dòng)物。這種量級(jí)上的差異意味著在靈長類大腦中實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定交互，仍是當(dāng)前腦機(jī)接口領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)難題之一。

方英團(tuán)隊(duì)將目光投向了東方古老的剪紙藝術(shù)。其精髓在于，通過精妙的切割，使二維平面能夠折疊、舒展成復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)。

受此啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種全新的可重構(gòu)螺旋線陣列。每根“線”由僅約2微米厚的超薄高分子薄膜制成，在微觀下形似精巧的平面彈簧。

其核心力學(xué)奧秘在于“應(yīng)變解耦”：當(dāng)大腦搏動(dòng)產(chǎn)生拉扯時(shí)，應(yīng)力不會(huì)導(dǎo)致材料硬性拉伸，而是轉(zhuǎn)化為螺旋結(jié)構(gòu)的優(yōu)雅彎曲與扭轉(zhuǎn)。這種設(shè)計(jì)將拉伸所需力道降至Neuralink線性電極的百分之一，從根源上降低了對(duì)柔軟腦組織的機(jī)械損傷。

然而，極致的柔軟也帶來了植入挑戰(zhàn)。為此，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一套微創(chuàng)植入“組合技”：先在腦表面覆蓋一層定制化水凝膠作為緩沖與導(dǎo)向?qū)?，再使用尖端僅20微米的特制穿梭器，引導(dǎo)螺旋線穿行。

在實(shí)時(shí)成像下，電極如同被馴服的絲線，從平面螺旋平穩(wěn)轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw的三維結(jié)構(gòu)，最終以“浮動(dòng)”模式停留于腦表面，實(shí)現(xiàn)與組織的動(dòng)態(tài)共融。

03.

硬核驗(yàn)證：在獼猴腦中穩(wěn)定采集1024通道信號(hào)

研究團(tuán)隊(duì)以獼猴為試驗(yàn)對(duì)象開展了系統(tǒng)性的驗(yàn)證。

首先是大規(guī)模、長期穩(wěn)定的信號(hào)采集。在植入256通道該電極后，團(tuán)隊(duì)成功采集到257個(gè)單神經(jīng)元信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大腦運(yùn)動(dòng)意圖的高精度解碼。

可拉伸柔性電極長期植入后與腦組織生物相容性界面

為驗(yàn)證其高通量潛力，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步植入了1024通道的高密度電極陣列，覆蓋了包括運(yùn)動(dòng)皮層在內(nèi)的多個(gè)關(guān)鍵腦區(qū)，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)超過700個(gè)皮層神經(jīng)元活動(dòng)的同步穩(wěn)定記錄。

長期測(cè)試表明，植入22周后，信號(hào)質(zhì)量與神經(jīng)元數(shù)量均未出現(xiàn)明顯衰減，證明了其卓越的生物相容性與長期工作能力。

植入1024通道的可拉伸柔性電極后，大腦中的神經(jīng)元活動(dòng)記錄

技術(shù)的終極價(jià)值在于應(yīng)用，更重要的是對(duì)運(yùn)動(dòng)意圖的高精度解碼。

團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練獼猴執(zhí)行手部定向移動(dòng)任務(wù)，同時(shí)利用植入在運(yùn)動(dòng)皮層的256通道電極記錄神經(jīng)活動(dòng)。通過先進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型分析，僅憑神經(jīng)信號(hào)便成功重構(gòu)出獼猴手部的連續(xù)運(yùn)動(dòng)軌跡，預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際動(dòng)作高度吻合。

這意味著該電極陣列不僅能“聽見”大量神經(jīng)元“對(duì)話”，更能精準(zhǔn)“解讀”其含義，為未來幫助運(yùn)動(dòng)功能障礙患者實(shí)現(xiàn)意念操控外部設(shè)備奠定了關(guān)鍵基石。

這項(xiàng)研究不僅僅是對(duì)單一材料的改進(jìn)，而是從設(shè)計(jì)理念、植入方法到系統(tǒng)驗(yàn)證的完整解決方案。

04.

背后企業(yè)：智冉醫(yī)療及其商業(yè)化進(jìn)展

這項(xiàng)核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，其背后的企業(yè)智冉醫(yī)療不容忽視。該公司成立于2022年4月，專注于侵入式柔性腦機(jī)接口平臺(tái)研發(fā)。創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)包括科學(xué)家方英博士，以及具有工程與臨床轉(zhuǎn)化背景的宋麒博士。

2025年8月，智冉醫(yī)療完成超3億元A輪融資，累計(jì)融資額已近5億元。資金用于技術(shù)研發(fā)和推進(jìn)臨床試驗(yàn)。

目前，智冉醫(yī)療已構(gòu)建量產(chǎn)體系。其在北京建立了臨床級(jí)微納加工與GMP車間，自主研發(fā)了從硬件、軟件、解碼算法到自動(dòng)植入機(jī)器人的全套系統(tǒng)，并已獲得中美專利授權(quán)。

智冉醫(yī)療自研的侵入式超薄柔性電極

智冉醫(yī)療自研的自動(dòng)植入機(jī)器人

05.

賽道加速：一條“超彈神經(jīng)線”撬動(dòng)的產(chǎn)業(yè)未來

這項(xiàng)技術(shù)突破的影響力，正與全球腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)的加速浪潮形成共振。

在這個(gè)競速賽道，最明確的信號(hào)來自競爭對(duì)手。Neuralink宣布計(jì)劃在2026年開啟大規(guī)模生產(chǎn)，并轉(zhuǎn)向更精簡、自動(dòng)化的手術(shù)流程。這標(biāo)志著侵入式腦機(jī)接口的開發(fā)重心，已從原理驗(yàn)證邁向量產(chǎn)與臨床交付的關(guān)鍵期。

中國為這股浪潮提供了頂層設(shè)計(jì)與產(chǎn)業(yè)鏈支撐。腦機(jī)接口被明確列入國家“十五五”規(guī)劃的未來產(chǎn)業(yè)。地方布局也已展開：深圳率先實(shí)現(xiàn)了從“研發(fā)、制造到臨床驗(yàn)證”的植入式腦機(jī)接口全鏈條貫通，上海、杭州等地也在加快推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化。

據(jù)行業(yè)統(tǒng)計(jì)，截至2026年1月，國內(nèi)腦機(jī)接口企業(yè)總量已突破200家，預(yù)計(jì)到2030年，相關(guān)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到100億至140億元。

資本正在用真金白銀為賽道下注。2025年，Neuralink完成6.5億美元E輪融資，估值達(dá)90億美元；國內(nèi)企業(yè)強(qiáng)腦科技也在2026年初完成了約20億元融資。二級(jí)市場(chǎng)上，A股相關(guān)概念板塊也隨產(chǎn)業(yè)進(jìn)展而活躍。

在此背景下，此次突破所解決的“電極動(dòng)態(tài)脫出”難題，其價(jià)值尤為突出。它正是產(chǎn)業(yè)從實(shí)驗(yàn)室原型走向安全、可靠、可批量應(yīng)用的臨床產(chǎn)品所必須越過的核心障礙。

這條“超彈神經(jīng)線”不僅是一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室成就，它或許正預(yù)示著下一代人機(jī)交互的全新可能。