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【导语】近日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心与复旦大学附属华山医院携手合作，成功开展了中国首例侵入式脑机接口前瞻性临床试验。该成果标志着中国成为全球第二个在侵入式脑机接口技术上进入临床试验阶段的国家。团队研制的超柔性神经电极和侵入式脑机接口系统，在技术创新和应用前景上均取得重大突破。实时在线解码算法使患者能够“随心所欲”地控制外部设备，而系统的安全性和功能性也在动物实验和临床试验中得到了验证。未来，该系统有望显著改善脊髓损伤、截肢及肌萎缩侧索硬化症患者的生存质量。

近日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（赵郑拓研究组及李雪研究组）联合复旦大学(xué)附(fù)属(shǔ)华(huá)山(shān)医(yī)院(yuàn)（吴(wú)劲(jìn)松(sōng)/路俊(jùn)锋(fēng)团(tuán)队(duì)），与(yǔ)相(xiāng)关企(qǐ)业(yè)合(hé)作(zuò)，成(chéng)功(gōng)开(kāi)展(zhǎn)了(le)中(zhōng)国(guó)首(shǒu)例(lì)侵(qīn)入(rù)式(shì)脑(nǎo)机(jī)接(jiē)口(kǒu)的(de)前(qián)瞻性临床试验。该成果标志着我国在侵入式脑机接口技术上成为继美国之后，全球第二个进入临床试验阶段的国家，也是上海市脑机接口临床试验与转(zhuǎn)化(huà)重(zhòng)点(diǎn)实(shí)验(yàn)室(shì)依(yī)托(tuō)两(liǎng)家(jiā)单(dān)位(wèi)成(chéng)立(lì)后(hòu)的首项重要成果。

技术创新

带来应用前景

脑智卓越中心研究团队研制及生产的神经电极，是目前全球最小尺寸、柔性最强的神经电极，截面积仅为国外同类产品的1/5到1/7，柔性超过百倍，最大程度上降低了对脑组织的损伤。

▲超柔性电极尺寸极小，仅约头发丝的1/100

该超柔性神经电极具备高密度、大范围、高通量、长时间的稳定在体神经信号采集能力，已相继完成在啮齿类、非人灵长类和人脑中长期植入及稳定记录验证，为植入式脑机接口前端电极组织相容性差和信道带宽窄的关键瓶颈，提供了开拓性的解决方案。

团队研发的侵入式脑机接口系统，是国内唯一获得注册型式检验报告，且可以长期稳定采集到单神经元(yuán)Spike信(xìn)号(hào)的(de)脑(nǎo)机(jī)接(jiē)口(kǒu)系(xì)统(tǒng)。其(qí)毫(háo)秒(miǎo)级(jí)、单(dān)神(shén)经(jīng)元(yuán)水(shuǐ)平(píng)的(de)神(shén)经(jīng)信(xìn)号(hào)捕(bǔ)获(huò)特(tè)性(xìng)，为(wèi)应(yīng)用(yòng)提(tí)供(gōng)了(le)良(liáng)好(hǎo)的(de)神(shén)经(jīng)电(diàn)信(xìn)号(hào)数(shù)据(jù)基(jī)础(chǔ)。

在(zài)手(shǒu)术(shù)友(you)好(hǎo)程(chéng)度(dù)方(fāng)面(miàn)，植(zhí)入(rù)体(tǐ)直(zhí)径26mm、厚(hòu)度(dù)不(bù)到(dào)6mm，是(shì)全球(qiú)最(zuì)小(xiǎo)尺(chǐ)寸(cùn)的(de)脑(nǎo)控(kòng)植(zhí)入(rù)体(tǐ)，仅(jǐn)硬(yìng)币(bì)大(dà)小(xiǎo)。

▲全球(qiú)最(zuì)小(xiǎo)尺(chǐ)寸(cùn)的(de)脑(nǎo)控(kòng)植(zhí)入(rù)体(tǐ)

有(yǒu)别(bié)于(yú)国(guó)外(wài)同(tóng)类(lèi)型(xíng)产(chǎn)品(pǐn)，该(gāi)侵(qīn)入(rù)式(shì)脑(nǎo)机(jī)接口系统可通过较少数量的植入电极实现相似的控制水平，能够提高患者获益风险比。

实时在线解码算法

让患者“随心所欲”

实时在线解码是脑机接口技术的关键环节。系统需在十几毫秒窗口期内，完成神经信号的特征提取、运动意图解析及控制指令生成全流程。

研究团队通过自主研发的在线学习框架，创造性实现了神经解码器的动态优化。

该解码框架采用参数自适应调节机制，协调解码器优化和神经可塑性，突破传统静态解码模型难以适应神经信号时变特性的局限性。

结合柔性电极信号采集稳定性优势，和高精度神经发放估计策略，实现了低延迟、高鲁棒性、跨天稳定的实时在线运动解码。

兼具安全性和功能性

在此前的动物实验中，侵入式脑机接口系统被植入到猕猴运动皮层的手部和手臂功能区，系统持续运行稳定，未出现感染和电极失效的情况。

经过训练，猕猴实现了仅凭神经活动控制计算机光标运动，还能完成目标引导下的脑控打字。

在平稳运行一段时间后，猕猴的植入体被手术安全取出，并更换新植入体在同一个颅骨开孔位置完成二次植入。

术后系统持续运行稳定，同样未出现感染和电极失效的情况，猕猴快速适应新系统并流畅实现脑控光标。

该手术的顺利完成验证了植入体通过二次手术升级换代的可行性。

有望让患者

“重获新生”

受试者是一位因高压电事故导致四肢截肢的男性。

在为受试者进行手术前，研究团队采用了功能磁共振成像联合CT影像技术，重构了受试者专属三维模型与人脑运动皮层的详细功能地图以确保植入位置的精确性。整个手术过程精确到毫米级别，最大限度地保证了安全性和有效性。

自2025年3月植入该脑机接口设备以来，系统运行稳定，术后至今两个多月未出现感染和电极失效的情况。

仅用2周-3周的训练，受试者便实现(xiàn)了(le)下(xià)象(xiàng)棋(qí)、玩(wán)赛(sài)车(chē)游(yóu)戏(xì)等(děng)功(gōng)能(néng)，达(dá)到(dào)了(le)跟(gēn)普(pǔ)通(tōng)人(rén)控(kòng)制(zhì)电(diàn)脑(nǎo)触(chù)摸(mō)板(bǎn)相(xiāng)近(jìn)的(de)水(shuǐ)平。

下一步，研究团队将尝试让受试者使用机械臂，使他可以在物理生活中完成抓握、拿杯子等操作。

后续还将涉及到对复杂物理外设进行控制，例如对机器狗、具身智能机器人等智能代理设备的控制，从而拓展受试者的生活边界。

未来，该侵入式脑机接口系统有望显著改善百万完全性脊髓损伤、双上肢截肢及肌萎缩侧索硬化症患者群体的生存质量。

▲受试者未来生活展望

来源：中国科学院上海分院、脑智卓越中心、央视新闻

编辑：四月