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中国科学家突破脑机接口技术瓶颈 让一次手术监测全脑成为可能
中新网上海9月18日电 (王宇 许婧)“脑机接口”这一常在科幻电影中出现的“神奇”技术，正悄然步入现实。记者18日从东华大学获悉，中国科学家团队成功研发出纤维“神经蚯蚓”——一种能在体内自由游走、大面积、跨区域精准监测神经电信号及组织微小形变的智能纤维。
北京时间9月17日，中国科学院深圳先进技术研究院与东华大学的科研团队在国际顶级期刊《自然》(Nature)上发表了题为《面向动态生物电子学的可移动长期植入软纤维》的研究论文。
项目战略指导专家、东华大学先进纤维材料全国重点实验室主任朱美芳院士介绍，该研究提出了“活性”纤维神经的概念，并创制了一种仿地球蠕虫结构的、与生物组织力学高度匹配的、可拉伸和可移动的在体神经接口纤维平台。该平台成功实现了神经接口在大脑与肌肉系统的可控导航，以及动态实时、长时域(肌肉内13个月)的神经电信号和生物力学信号监测。
东华大学先进纤维材料全国重点实验室、材料科学与工程学院研究员严威表示，这一突破性成果标志着神经电子学从静态植入向动态交互、从刚性器件向主动智能纤维系统的范式转变，为未来脑机接口、可穿戴诊疗系统和慢病神经调控开辟了全新路径。
在大自然中，蚯蚓凭借独特的“体节”结构(metamerism)，实现了高度分布式的感知与运动控制能力。每一节体段中都布有离散的感知与神经单元，能够精准地感知外界刺激并灵活响应，展现出在复杂环境中自由穿行的非凡适应性。正是从这一自然设计中汲取灵感，中国科学院深圳先进技术研究院的刘志远研究员联合严威研究员团队提出了NeuroWorm——一种仿蠕虫结构的动态、柔软、可拉伸的纤维神经接口。
传统的神经接口设备，更像“固定哨所”。例如，治疗帕金森病的电极，植入后便“钉”在大脑某一区域，若要监测其他部位，只能再次开刀、插入新的电极。纤维“神经蚯蚓”的突破性进展，正在重新定义神经疾病的治疗模式。传统的帕金森病治疗中，患者可能需要在大脑的不同区域植入多个电极，每次手术都伴随着一定风险。纤维“神经蚯蚓”仅需一次植入，便能游动至不同的病灶区域，监测神经电信号，甚至通过电刺激有效缓解症状——这预示着未来人类或将能够借助它，实现对神经活动的精准调控。
其更深远的价值在于“长期监测”能力。与传统临床导线类纤维相比，NeuroWorm对周围组织的干扰极小，信号质量优异，显示出巨大的临床转化潜力。其13个月的体内留存能力，使其能够像“神经监护仪”一样，持续捕捉帕金森病、阿尔茨海默病等疾病的早期信号。“这就像可穿戴设备监测心率一样，它能提前发现神经异常，在症状出现前发出预警。”严威解释道，这为神经疾病的“早期干预”开辟了新的途径。
朱美芳透露，未来，合作团队将持续深化相关研究，通过构建大型电磁线圈阵列，旨在打造高强度、动态可调的磁场环境。同时，结合微型磁针阵列及闭环运动控制策略，力求在复杂组织内部实现安全、精准、实时的导航与感知解耦控制。团队期望未来能与更多应用单位开展紧密合作，加速推动该技术的实际应用。(完)
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