中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊（記者 王振紅） 近日，中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（趙鄭拓研究組及李雪研究組）聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院（吳勁松/路俊鋒團(tuán)隊(duì)），與相關(guān)企業(yè)合作，成功開展了中國首例侵入式腦機(jī)接口的前瞻性臨床試驗(yàn)。研究組組長、中國科學(xué)院腦智卓越中心趙鄭拓研究員表示，“這項(xiàng)成果標(biāo)志著我國在侵入式腦機(jī)接口技術(shù)上成為繼美國之后，全球第二個進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段的國家。”

圖為研究組組長、中國科學(xué)院腦智卓越中心趙鄭拓研究員。中國網(wǎng) 王振紅攝

受試者是一位因高壓電事故導(dǎo)致四肢截肢的男性。自2025年3月植入該腦機(jī)接口設(shè)備以來，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，術(shù)后至今兩個多月未出現(xiàn)感染和電極失效的情況。復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)外科副主任醫(yī)師路俊鋒教授介紹說，“僅用2-3周的訓(xùn)練，受試者便實(shí)現(xiàn)了下象棋、玩賽車游戲等功能，達(dá)到了跟普通人控制電腦觸摸板相近的水平。”

趙鄭拓表示，“該系統(tǒng)在未來獲批注冊上市后有望為數(shù)百萬完全性脊髓損傷、雙上肢截肢及肌萎縮側(cè)索硬化癥患者群體，通過運(yùn)動功能替代技術(shù)實(shí)現(xiàn)生存質(zhì)量突破性改善?！?/p>

世界尺寸最小、柔性最強(qiáng)的神經(jīng)電極

與當(dāng)前世界上唯一進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段的，代表業(yè)界最高水平的伊隆·馬斯克創(chuàng)辦企業(yè)Neuralink侵入式腦機(jī)接口系統(tǒng)中使用的神經(jīng)電極相比，腦智卓越中心在神經(jīng)界面技術(shù)上處于領(lǐng)先地位。

圖為超柔性電極尺寸極小，僅約頭發(fā)絲的1/100。（供圖：中國科學(xué)院腦智卓越中心）

研究組組長、中國科學(xué)院腦智卓越中心李雪研究員介紹說，“團(tuán)隊(duì)研制及生產(chǎn)的神經(jīng)電極是目前全球最小尺寸、柔性最強(qiáng)的神經(jīng)電極，截面積僅為Neuralink所使用電極的1/5到1/7，柔性超過Neuralink的百倍，讓腦細(xì)胞幾乎‘意識’不到旁邊有異物，最大程度上降低了對腦組織的損傷?！?/p>

圖為研究組組長、中國科學(xué)院腦智卓越中心李雪研究員。中國網(wǎng) 王振紅攝

世界上最柔軟的電極究竟是多么柔軟，又是多么細(xì)呢？趙鄭拓比喻說，“彎折電極的力，跟大腦中的神經(jīng)元跟神經(jīng)元之間相互推動的力一樣，是納牛量級，或者像蝴蝶拍動翅膀一下的幾十分之一那個力的大小，微乎其微。它的尺寸可以小到一根發(fā)絲的1%左右，所以肉眼很難看到它的內(nèi)部精細(xì)結(jié)構(gòu)?！?/p>

據(jù)悉，該超柔性神經(jīng)電極具備高密度、大范圍、高通量、長時間的穩(wěn)定在體神經(jīng)信號采集能力，已相繼完成在嚙齒類、非人靈長類和人腦中長期植入和穩(wěn)定記錄驗(yàn)證，為植入式腦機(jī)接口前端電極組織相容性差和信道帶寬窄的關(guān)鍵瓶頸提供了開拓性的解決方案。

侵入式腦機(jī)接口系統(tǒng)

侵入式腦機(jī)接口系統(tǒng)是國內(nèi)唯一獲得了注冊型檢報告且可以長期穩(wěn)定采集到單神經(jīng)元Spike信號的腦機(jī)接口系統(tǒng)，其毫秒級、但神經(jīng)元水平的神經(jīng)信號捕獲特性為應(yīng)用提供了良好的神經(jīng)電信號數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。李雪介紹說，“我們研制的植入體直徑26mm、厚度不到6mm，是全球最小尺寸的腦控植入體，僅硬幣大小，為Neuralink產(chǎn)品1/2。因此植入時不需要整體貫穿顱骨，只需要在大腦運(yùn)動皮層上方的顱骨上‘打薄’出一塊硬幣大小的凹槽用以鑲嵌設(shè)備，再在凹槽中打一個在顱骨上開5毫米的穿刺孔。植入后，患者沒有異物感。”

圖為植入體直徑26mm、厚度不到6mm，是全球最小尺寸的腦控植入體，僅硬幣大小。（供圖：中國科學(xué)院腦智卓越中心）

“采用神經(jīng)外科微創(chuàng)術(shù)式，在有效降低手術(shù)期風(fēng)險的同時，顯著縮短術(shù)后康復(fù)周期。低冗余量設(shè)計(jì)盡量減少對患者帶來植入損傷，讓患者收益風(fēng)險比最高?！甭房′h補(bǔ)充道。

無線供電方案與網(wǎng)絡(luò)安全

實(shí)時在線解碼是腦機(jī)接口技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。研究組創(chuàng)造性實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)解碼器的動態(tài)優(yōu)化。趙鄭拓介紹說，該解碼框架采用參數(shù)自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制，協(xié)調(diào)解碼器優(yōu)化和神經(jīng)可塑性，突破傳統(tǒng)靜態(tài)解碼模型難以適應(yīng)神經(jīng)信號時變特性的局限性。結(jié)合柔性電極信號采集穩(wěn)定性優(yōu)勢和高精度神經(jīng)發(fā)放估計(jì)策略，實(shí)現(xiàn)了低延遲，高魯棒性，跨天穩(wěn)定的實(shí)時在線運(yùn)動解碼。

趙鄭拓向記者展示了患者戴的帽子，“戴上帽子就能無線接通信號，大腦就可以很好地控制光標(biāo)。玩賽車游戲過程中，也可以通過大腦發(fā)出信號，用意念直接操控小車避障?！?/p>

他向記者詳細(xì)地介紹了研究組研制開發(fā)的無線供電方案?！斑@套方案是我們在帽子上集成了無線供電器，然后給體內(nèi)的植入體進(jìn)行供電，從而使得它可以持續(xù)正常工作。在使用時，外部為了實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)通用的連接，應(yīng)用各種不同的電子設(shè)備平臺，我們設(shè)計(jì)的是通用的type c接口。只要外部設(shè)備擁有type c這種接口，都可以被接入到患者可以用意念去控制的外設(shè)范疇之內(nèi)?！?/p>

圖為微納電子加工平臺。中國網(wǎng) 王振紅攝

趙鄭拓指出，神經(jīng)電極信號衰減是我們這個領(lǐng)域非常有挑戰(zhàn)的一個問題。神經(jīng)科學(xué)開始腦接口的研究，在20年前到現(xiàn)在，大家才開始真正進(jìn)入到長期臨床實(shí)驗(yàn)，這是因?yàn)殚L期面臨信號衰減或排異反應(yīng)，使得最終電極功能失效這樣的問題?！澳壳暗谝豢钕到y(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)置應(yīng)用5年，我們預(yù)期5年內(nèi)可以持續(xù)穩(wěn)定的工作，支撐功能的實(shí)現(xiàn)?！?/p>

圖為微納電子加工平臺。中國網(wǎng) 王振紅攝

談及網(wǎng)絡(luò)安全，趙鄭拓指出，“目前的系統(tǒng)是單向的，只能向外輸出信息，不能輸入信息，在技術(shù)上沒有輸入的接口，因此不會存在受到網(wǎng)絡(luò)安全攻擊等這些可能的風(fēng)險。另外從外部設(shè)備的控制上，我們現(xiàn)階段采用的設(shè)備都是與患者保持安全距離的一些設(shè)備的控制，從而也會保障安全?！?/p>

精準(zhǔn)定位與植入，下一步計(jì)劃

在開展人體試驗(yàn)之前，依托腦智卓越中心國際領(lǐng)先的非人靈長類研究平臺，該系統(tǒng)的安全性和功能性已經(jīng)在獼猴中得到了驗(yàn)證。

圖為中國首例無線侵入式腦機(jī)接口系統(tǒng)前瞻性臨床試驗(yàn)手術(shù)現(xiàn)場。（供圖：中國科學(xué)院腦智卓越中心）

在臨床試驗(yàn)中，精準(zhǔn)定位和植入是整個手術(shù)成功的關(guān)鍵。高精度的電極植入可以為后續(xù)的信號采集和解碼奠定重要基礎(chǔ)。路俊鋒介紹說，“在為受試者進(jìn)行手術(shù)前，采用了功能磁共振成像聯(lián)合CT影像技術(shù)、重構(gòu)了受試者專屬三維模型與人腦運(yùn)動皮層的詳細(xì)功能地圖以確保植入位置的精確性。手術(shù)當(dāng)天，借助高精度導(dǎo)航系統(tǒng)，在喚醒手術(shù)下將超柔性電極植入受試者大腦的運(yùn)動皮層指定區(qū)域，整個手術(shù)過程精確到毫米級別，最大限度地保證了安全性和有效性?！?/p>

圖為微納電子加工平臺。中國網(wǎng) 王振紅攝

談及項(xiàng)目下一步計(jì)劃，趙鄭拓表示，團(tuán)隊(duì)會嘗試讓受試者使用機(jī)械臂，使得他可以在物理生活中完成抓握、拿杯子等操作。后續(xù)還將涉及到對復(fù)雜物理外設(shè)進(jìn)行控制，例如對機(jī)器狗、具身智能機(jī)器人等智能代理設(shè)備的控制，從而拓展他的生活邊界。

圖為中國首例無線侵入式腦機(jī)接口系統(tǒng)前瞻性臨床試驗(yàn)術(shù)后項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)合影留念。（供圖：中國科學(xué)院腦智卓越中心）