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皮层内电极

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皮层内电极直接插入大脑灰质记录单神经元和局部场电位,是侵入式脑机接口的核心器件。本专题跟踪 Utah 阵列、Neuropixels、柔性探针等技术的信号稳定性、生物相容性和长期植入表现。

2026 年 9 月

4096通道μECoG阵列用于术中脑功能定位,通道有效率91.3%

在一台右侧旁矢状窦脑膜瘤切除手术中,4个Layer 7 μECoG阵列共4096个电极被放置在中央沟两侧,记录5种对侧刺激下的体感诱发电位。按2 MΩ阻抗标准,3739个通道可用,通道有效率91.3%;相位反转潜伏期分别为19、21、25、26和25毫秒,与同一台手术中标准术中定位结果一致。研究者指出,该配置提供的是密集空间采样,而非亚毫米级生理分辨率——实测响应在约3至4毫米皮层范围内相关。

Paradromics脑机接口首例参与者实时说出自选语句

密歇根一名因运动神经元病几乎失去说话能力的女性,通过植入大脑表面的Connexus设备,用脑信号实时生成自己想说的话,并与家人通话。设备边缘的421根铂铱微丝记录单个神经元信号,软件把信号解码成文字和合成语音。这是FDA批准的Connect-One早期可行性研究的一部分,设备仍属研究性器械,公司计划随访6年观察安全性与耐久性。

预训练让脑机接口解码器少用九成以上标注数据

训练一个能读懂大脑信号的解码器,通常要为每一位新受试者重新采集大量带标注的数据,这既费时,对患者也是负担。这项研究提出的MAPA方法先用跨受试者累积的未标注颅内脑电记录做自监督预训练,再迁移到新受试者身上。难点在于颅内脑电的电极触点位置和神经解剖结构因人而异,MAPA在常规掩码自编码器上加了两种空间编码——解剖区域嵌入和相对位置编码。在跨受试者测试中,只需约164次带标注的试验就能达到原本需要3500次才能达到的准确率。研究团队称,MAPA在Neuroprobe基准的会话内、跨会话和跨受试者三种模式下都刷新了最好成绩,且无需微调。这意味着未来植入式脑机接口的校准过程可能大幅缩短。

脑电运动想象控制轮椅,支持向量机解码准确率90.7%

研究团队设计并实现了一套基于脑电运动想象的脑机接口系统,把解码器与一台真实差速驱动轮椅原型机接在一起。这类系统面向严重运动功能障碍人群,提供非侵入式的控制途径,但脑电解码本身的不确定性一直是它走向实体执行机构的障碍。团队用滤波器组共空间模式提取特征,在公开数据集上比较支持向量机、k近邻和线性判别分析三种分类器,支持向量机的平均分类准确率为90.7%;换到独立数据集上通过硬件在环方式回放测试,准确率为85.9%。加入基于置信度的指令校验后,被系统接受的指令准确率升到97.6%,代价是只覆盖60.7%的指令。系统还配了置信度门控、转向自终止、切换制动、通信超时监控和硬件急停等多层安全措施,用来兜住解码出错时的后果。
2026 年 8 月

液态镓注入3D打印空心微针,软电极阻抗降千倍并记录到神经放电

犹他大学、韩国江原大学与佐治亚大学的研究团队提出一种不用硅的神经微电极阵列制作方案,分2步完成,先用双光子聚合打印出可定制的软质聚合物3D微针,再把液态镓注入打印好的空心通道,让结构直接变成电极。该研究2026年8月31日发表于《ACS Sensors》。团队定义了“保持数”来预测液态镓在生理条件下能否稳定留在微针内。为解决镓表面天然氧化层带来的高阻抗,研究者在电极表面先修饰金纳米颗粒,再覆盖掺四氟硼酸根的PEDOT,阻抗降低约3个数量级,电化学稳定性也有改善。在无脊椎动物模型上的在体记录捕捉到了神经放电,且没有出现镓泄漏。
2026 年 7 月

载药纳米管涂层上探针,空间蛋白质组学证实炎症微环境可调

该研究利用空间蛋白质组学评估植入4周的小鼠皮层内非功能性微电极周围组织,考察载有治疗药物、可控释放的二氧化钛纳米管阵列(TNA)涂层探针周围的神经元完整性、免疫细胞激活与局部细胞因子表达。研究背景指出,皮层内微电极(IME)长期记录稳定性受神经炎症反应限制,血脑屏障破坏可致肠道源性细菌易位至植入位点并维持慢性炎症;此前工程化的TNA涂层已显著降低植入界面微生物丰度。本研究利用TNA的治疗载药与可控释放能力进一步缓解剩余神经炎症,结果显示TNA提供了可局部调控神经免疫微环境的多功能、可调界面,有望实现长期可靠的皮层内微电极记录,并为未来功能记录与刺激探针的设计提供依据。

氧化钌或是未来脑机接口电极涂层的耐用材料

研究者评估了氧化钌(RuOx)涂层非晶碳化硅微电极阵列用于皮层内微刺激(ICMS)的长期稳定性。在25周慢性植入期内,以啮齿类go/no-go行为范式每周测量行为学、电化学与局部电生理指标,感知阈值呈指数式下降并在植入后第九周稳定在约0.4 nC/ph每电极(16电极同时多通道刺激),行为表现始终较高(约91%),反应时间稳定,可靠的感觉感知持续至25周。研究者认为,氧化钌是适用于未来皮层内微刺激应用的耐用电极涂层材料。

术前多模态成像选好植入点,四肢瘫患者抓握解码准确率96%

该研究通过整合解剖、功能与血管成像及术前3D建模,为一例C5四肢瘫痪参与者的抓握相关运动解码优化皮层内微电极阵列植入位点。参与者接受解剖MRI、弥散加权成像与任务态fMRI,以识别抓握相关皮层区域并避开血管与言语关键区;Quicktome软件结合结构连接与功能激活数据细化靶区选择,3D打印颅骨与皮层模型支持术前规划,包括开颅与电极定位模拟。功能性成像识别出前顶内沟(AIP)、腹侧前运动皮层(PMv)与额下回(IFG)的抓握相关激活,最终选定AIP及PMv的6v与6r亚区。术后利用植入阵列在尝试性臂/手运动期间采集的神经数据验证电极放置,阵列实现高保真解码,联合分类准确率达96%。

琼脂加PVC仿出脑膜手感,体模让电极测试少用动物

该研究开发了一种可复现的多层脑模拟体模,用于复现啮齿动物软膜与硬脑膜在神经接口植入过程中的凹陷与破裂力性能,由0.5%琼脂皮层层、1.01%琼脂软膜层与预拉伸PVC硬膜层构成,可通过简便的台式流程组装。研究使用悬臂梁测力系统量化了直径12-100微米、不同材料(钨、不锈钢)与尖端几何的微丝及分段硅探针的破裂力与凹陷深度。结果显示,体模测试结果落在体内Sprague-Dawley大鼠数据范围内,且插入试验变异性显著低于体内试验;体模的模块化设计还可调节各层厚度与刚度,以适配不同物种或装置。作者认为,该体模可作为可重复、低成本的电极设计早期筛选平台,加速神经植入物开发并减少动物使用。

200kV/m核电磁脉冲抑制大鼠运动皮层场电位,耦合通路在电极

该研究考察脑机接口电极暴露于强电磁环境时的潜在脑风险:对植入脑电极的大鼠施以核电磁脉冲(NEMP)照射,并通过多通道生理信号采集处理系统记录初级运动皮层(M1)的局部场电位,再利用MATLAB对不同照射强度下的局部场电位进行时频与功率谱分析。结果显示,200 kV/m的NEMP可抑制静息状态大鼠局部场电位的Alpha和Delta频段,且该效应与NEMP和电极之间的前门耦合有关,耦合电流刺激大鼠脑部并影响其意识状态。作者认为,该研究为脑机接口的电磁防护提供了新方向,属于BCI电极安全性的早期动物数据。

SpikeGadgets推出无线Neuropixels记录器

SpikeGadgets推出兼容Neuropixels探针的无线数据记录器,使动物无需线缆即可携带整个记录系统,在自由活动或飞行状态下进行高密度神经记录。过去一年,四项研究采用该组合,在蝙蝠、大鼠和狨猴中取得了新发现。这些研究重塑了关于海马体回放、前额叶序列编码和发声交流的长期假设。SpikeGadgets是一家专注于神经科学工具的公司,其无线数据记录器将探针数据直接写入板载存储,解决了传统有线记录系统限制动物活动的问题。
2026 年 6 月

肌肉协同压缩数据不伤精度,但也没换来更好的解码

该研究在非人灵长类二维手指任务的植入式脑机接口(iBMI)数据上,评估脑肌协同能否提升解码性能与泛化。研究背景指出,大脑通过肌肉协同简化高自由度运动,协同此前已通过主成分分析(PCA)、非负矩阵分解(NMF)与去混合PCA(dPCA)等降维技术研究,并在非侵入性应用中用于降噪与改善离线解码稳定性,但其对植入记录的改善效果尚不明确。研究测试PCA、dPCA与NMF压缩去噪脑肌数据并改善跨任务泛化的效果,结果显示所有方法都能以最小解码精度损失有效压缩数据,但均未通过去噪提升性能或增强跨任务泛化。作者认为,仅提取协同并未为线性解码提供更优或更干净的控制空间,需更大样本与更多肌肉通道的进一步研究。
2026 年 1 月

Neuralink全球试验参与者增至21人,后续20例中18例信号质量提高

Neuralink披露,其全球临床试验参与者已增至21人。公司称,首例植入出现电极丝回缩后采取了手术和术后改进,随后20名参与者中有18人的信号质量更高。部分参与者已用系统控制电脑和辅助机械臂,最高每天使用17小时。以上数据来自公司项目更新,尚不是经过同行评议的完整临床结果。
2025 年 9 月

Neuropixels Ultra把位点间距缩至6微米,神经元检出量提高两倍以上

《Neuron》发表Neuropixels Ultra探针研究。新探针采用5微米见方的记录位点,中心间距为6微米,共有6144个位点,可同时读取384个通道。在小鼠视觉皮层实验中,神经元检出量提高两倍以上。更高空间分辨率还帮助研究人员区分轴突与胞体信号,并改善三类皮层中间神经元的分类。研究主要是动物实验,没有报告同步记录1万个神经元。
2024 年 8 月

Neuralink披露首例电极丝回缩,第二例手术缩小植入体与脑表面间隙

Neuralink确认,首名PRIME参与者出现一定程度的电极丝回缩,脑机接口性能一度下降,随后电极丝趋于稳定,性能得到恢复。第二例植入时,团队减少术中脑组织移动,并缩小植入体与脑表面的间隙。公司在2024年8月更新时称,第二名参与者尚未观察到电极丝回缩。材料没有提供通道衰减率或正式中期安全报告。
2021 年 11 月

Blackrock MoveAgain脑机接口获FDA突破性设备认定

FDA授予Blackrock Neurotech的MoveAgain脑机接口系统突破性设备认定。该系统由植入脑内的电极阵列、神经信号解码和无线输出组成,开发目标是让重度瘫痪患者控制光标、键盘、移动设备、轮椅或假肢。突破性设备认定提供与FDA更密切沟通和加速审评机会,不是上市许可。公告发布于2021年11月16日,认定对象也不是一款单独的高密度电极阵列。
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