近日，国际权威期刊《Advanced Science》发表了由中国科学院上海微系统与信息技术研究所、脑虎科技、复旦大学附属华山医院联合完成的重大研究成果——一款具备广泛兼容性的通用型植入式柔性脑机接口系统。该系统搭载脑机操作系统，可灵活脑控多种物理和数字设备，已实现了对20多种数字/物理设备的精准意念操控，在相近训练时长下，信息传输速率（BPS）与马斯克Neuralink受试者水平相当。尤为值得关注的是，这是国内团队首次利用MEMS高通量、高分辨率柔性脑机接口开展的长期植入临床试验研究，为高通量柔性脑机接口的临床转化奠定了重要基础。
论文原文链接：
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202506663
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攻克技术痛点，兼顾性能与安全性的创新方案
长期以来，脑机接口技术一直面临“高性能”与“高安全性”难以兼得的困境。现有主流技术路线在信号采集方式上各有局限：脑电图（EEG）虽无创，但因信号需穿过头皮、颅骨等多层组织，衰减严重，导致信噪比低、时空分辨率有限，通常仅能实现简单指令的解码；颅内脑电图（iEEG）虽能实现单神经元级别的高分辨率信号采集，却需穿透大脑皮层植入电极，对脑组织损伤大，易引发炎症和免疫反应，且覆盖范围有限；传统皮层脑电图（ECoG）虽在创伤与性能之间取得平衡，但其电极密度低、设备体积大，不仅限制了解码精度，还往往需施行较大范围的开颅手术，增加了患者的手术风险与创伤。
针对以上痛点，研究团队创新性地采用半导体微纳制造工艺，成功研制出超柔性、高密度的256通道μECoG电极阵列。该电极密度达64通道/平方厘米，较传统的ECoG电极提升64倍，同时具备优异的贴服性——超薄网状记录区可紧密贴合大脑皮层，确保信号高保真采集，而加厚设计的引线区则保障了长期植入的机械稳定性。系统搭配定制化钛合金防水密封外壳与低功耗信号处理单元，最终实现了“高通量、高分辨率、低侵入”的三重技术突破。
图1：脑虎科技研发的超柔性、高分辨率μECoG脑机接口系统
203天长期验证：稳定性与安全性兼优
为验证系统的长期安全性，研究团队在一只18月龄、体重30kg的拉布拉多犬身上开展了长达203天的在体实验。实验结果表明，该μECoG电极系统表现出卓越的长期稳定性：电极通道的信号频率特征在整个实验周期内保持一致，信噪比稳定在20dB以上，完全满足实时解码需求。
在运动解码精度方面，系统对拉布拉多犬三维运动的位置与速度解码准确度均保持在78%以上，其中Y方向（对应膝关节屈曲运动）解码准确度最高达90%，且各方向解码精度的波动极小，由此证明μECoG电极系统可稳定捕捉精细运动相关的神经信号。更重要的是，实验结束后进行的免疫组织化学分析显示，电极植入区域与大脑对侧同源区域相比，未出现明显神经元丢失，星形胶质细胞、小胶质细胞等炎症标志物也未出现显著增多，充分验证了系统的长期稳定性和生物相容性。
图2:拉布拉多犬运动解码示意图
此外，该研究还揭示了电极密度与解码性能的关联：在2cm×2cm的固定皮层区域内，随着电极密度提升，解码准确度逐步提高且变异性降低，当密度达到64个/平方厘米时，解码性能达到峰值；而在保持高电极密度的前提下，即使缩小脑覆盖范围，仍能维持优异解码性能，这一发现为后续脑机接口临床手术中缩小开颅范围、降低患者创伤提供了重要理论依据。
临床突破：通用系统可兼容多个场景意念操控
在动物实验的基础上，研究团队进一步开展了临床验证，结果令人振奋。在一例运动区定位的唤醒手术中，仅经过7分钟的模型训练，患者就能通过μECoG脑机接口系统控制大脑活动，完成乒乓球与贪吃蛇游戏——其中乒乓球游戏（一维运动控制）解码准确率达90%，贪吃蛇游戏（二维方向与速度控制）X、Y方向解码准确率分别达73%与79%，标志着该系统可快速适配人体，实现实时运动解码。
图3:动物实验和短期临床验证
在另一项植入时长小于一个月的临床试验中，参与者累计完成25412次任务（总时长19.87小时），任务类型涵盖Center-out与WebGrids范式。这些任务要求参与者在4秒内将光标移至屏幕中的高亮目标并保持200毫秒，否则视为任务失败。为帮助参与者逐步适应基于运动想象的光标意念操控，研究采用渐进式训练：前6天用灵活固定算法优化控制体验；从第7天起，经约30分钟校准后，参与者无需额外辅助即可凭运动想象自主操控光标，最高比特率达到1.13比特/秒。面对更复杂的WebGrids任务，经界面优化，第9天时最高比特率进一步提升至4.15比特/秒，与马斯克Neuralink受试者水平相当。美国纳米技术与纳米科学网（Nanowerk）在新闻聚焦栏目（Spotlight）中以“Surface brain sensors rival deep implants for movement control”为题进行了报道和评价。
最终参与者通过XessOs脑机操作系统，成功实现了对大型复杂游戏、智能轮椅、智能家居和各种APP等多场景的意念控制，充分展现出该系统广阔的临床应用前景。
全面赋能神经康复，开启脑机接口新时代
该研究成果不仅突破了高通量柔性脑机接口临床可行性方面的瓶颈，更为神经康复领域带来了新的发展方向。相较于现有技术，这款基于μECoG电极阵列的通用型植入式柔性脑机接口系统兼具高分辨率、长期稳定性与低侵入创伤等多重优势，可广泛应用于运动重建、语言重建等多种临床场景，未来有望为运动功能障碍患者提供“家用级”解决方案，助力他们重新获得自主生活能力，更好地生活下去。
研究团队表示，下一步将继续优化系统性能，积极推进技术转化，加速临床落地进程。此外，团队也期待该系统能为神经编解码机制等基础研究提供有力工具，进一步推动脑科学领域的重大突破。
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