
2025年7月2日,斯坦福大学 Francis R. Willett、Leigh R. Hochberg 等研究者在 medRxiv 发布了一项横跨二十年的回顾性分析(尚未经同行评审),用 2,319次 记录会话、20个 硅基微电极阵列、14名 参与者的数据,给出了迄今跨度最长的答案。

图1 BrainGate临床试验数据集概况
阵列产率:三分之一电极,七年不倒
对于植入式脑机接口,工程师们最担心的指标叫阵列产率(Array yield) ——即一个电极阵列中,能成功捕捉到单个神经元脉冲信号的电极比例。传统观念认为,植入大脑的异物会引发炎症和疤痕组织,导致电极逐渐"失聪"。此前的非人灵长类研究甚至显示,很多阵列在几年内就会大幅衰退。
但这项研究的结果令人意外:平均而言,这些Utah阵列在全部记录周期内,有 35.6% 的电极能稳定检测到神经脉冲波形;从植入后前三个月到最后三个月,整体产率平均仅下降 7%。在最长 7.6年(平均 2.8年)的观察期中,超过一半的阵列在最初三年内保持了至少 20% 的产率。要知道,这比此前猴子实验里的表现要好得多。
当然,个体差异巨大。有的阵列在一年内急剧下滑,有的却越战越勇,产率不降反升。研究者发现,手术技术、植入位置、甚至阵列制造批次(这些阵列横跨15年生产)都可能是幕后变量。

图2 神经脉冲活动长期趋势
解码信噪比:11套阵列"全程在线",逼近健全人鼠标水平
产率只是硬件指标,患者真正关心的是:我的脑波还能被电脑读懂吗?研究团队引入了一个叫 dSNR(decoding signal-to-noise ratio,解码信噪比) 的指标,来衡量神经信号中运动意图的"纯净度"。
结果显示,14个阵列中有11个 在整个研究期间都保持了有意义的运动解码能力(dSNR > 1)。更有 3个阵列 的峰值 dSNR 超过了 4.5,而健全人用手操控电脑鼠标时的 dSNR 约为 6.29 ——这意味着,最顶尖的植入阵列已经摸到了自然肢体控制的性能边界。
更有趣的是,dSNR 与电极数量呈对数增长关系。研究者推算,如果将电极数从96提升到 1,024,部分阵列的解码性能有望达到健全人鼠标控制的 70%以上。这为 Neuralink 等下一代高通道数设备指明了方向。

图3 运动解码信噪比回顾性评估

图4 解码SNR随电极数量对数增长
神经调谐稳定性:一个月不用重新校准
脑机接口的另一个痛点是"漂移"——今天训练好的解码器,明天可能就失灵了,需要用户停下来重新校准。这项研究分析了神经调谐稳定性,发现多数阵列在一个月的时间跨度内,运动意图的神经表征保持高度一致(相关系数 r > 0.6)。换句话说,系统可以"即插即用",不必每天重新学习你的大脑信号。

图5 运动意图神经调谐稳定性
从实验室到生活:还有多远?
尽管数据鼓舞人心,研究者也坦承挑战仍在。少数阵列表现不佳,解码质量的个体差异尚未被完全解释——是疾病进程(如 肌萎缩侧索硬化症,ALS)?是植入位置的毫米级偏差?还是制造工艺的微小差异?此外,早期参与者使用的电极长度为 1.0 mm,后期改为 1.5 mm,这也引入了变量。
但这项研究的最大价值在于,它首次为整个领域树立了一个 基准线(benchmark)。过去,脑机接口的高光时刻往往来自单个受试者的案例报道;如今,跨越14人、20年、2,319次会话的系统评估告诉我们:Utah阵列可以长期工作,解码性能可以多年维持,神经调谐可以月度稳定。
正如论文所揭示的,当我们谈论脑机接口的"未来"时,不再只是谈论某一天的突破性演示,而是谈论一种可以年复一年依赖的辅助技术。对于全球数百万瘫痪或失语患者而言,这意味着他们大脑里的信号,值得被长期倾听。
参考:https://doi.org/10.1101/2025.07.02.25330310

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