近日，中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心（以下簡稱“腦智卓越中心”）等，成功開展了中國首例侵入式腦機接口的前瞻性臨床試驗，標志著我國在侵入式腦機接口技術上，成為全球第二個進入臨床試驗階段的國家。

▲我國侵入式腦機接口進入臨床試驗階段

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技術創新

帶來應用前景

腦智卓越中心研究團隊研制及生產的神經電極，是目前全球最小尺寸、柔性最強的神經電極，截面積僅為國外同類產品的1/5到1/7，柔性超過百倍，最大程度上降低了對腦組織的損傷。

▲超柔性電極尺寸極小，僅約頭發絲的1/100

該超柔性神經電極具備高密度、大范圍、高通量、長時間的穩定在體神經信號采集能力，已相繼完成在嚙齒類、非人靈長類和人腦中長期植入及穩定記錄驗證，為植入式腦機接口前端電極組織相容性差和信道帶寬窄的關鍵瓶頸，提供了開拓性的解決方案。

團隊研發的侵入式腦機接口系統，是國內唯一獲得注冊型式檢驗報告，且可以長期穩定采集到單神經元Spike信號的腦機接口系統。其毫秒級、單神經元水平的神經信號捕獲特性，為應用提供了良好的神經電信號數據基礎。

在手術友好程度方面，植入體直徑26mm、厚度不到6mm，是全球最小尺寸的腦控植入體，僅硬幣大小。

▲全球最小尺寸的腦控植入體

有別于國外同類型產品，該侵入式腦機接口系統可通過較少數量的植入電極實現相似的控制水平，能夠提高患者獲益風險比。

02

實時在線解碼算法

讓患者“隨心所欲”

實時在線解碼是腦機接口技術的關鍵環節。系統需在十幾毫秒窗口期內，完成神經信號的特征提取、運動意圖解析及控制指令生成全流程。

研究團隊通過自主研發的在線學習框架，創造性實現了神經解碼器的動態優化。

該解碼框架采用參數自適應調節機制，協調解碼器優化和神經可塑性，突破傳統靜態解碼模型難以適應神經信號時變特性的局限性。

結合柔性電極信號采集穩定性優勢，和高精度神經發放估計策略，實現了低延遲、高魯棒性、跨天穩定的實時在線運動解碼。

03

兼具安全性和功能性

在此前的動物實驗中，侵入式腦機接口系統被植入到獼猴運動皮層的手部和手臂功能區，系統持續運行穩定，未出現感染和電極失效的情況。

經過訓練，獼猴實現了僅憑神經活動控制計算機光標運動，還能完成目標引導下的腦控打字。

在平穩運行一段時間后，獼猴的植入體被手術安全取出，并更換新植入體在同一個顱骨開孔位置完成二次植入。

術后系統持續運行穩定，同樣未出現感染和電極失效的情況，獼猴快速適應新系統并流暢實現腦控光標。

該手術的順利完成驗證了植入體通過二次手術升級換代的可行性。

04

有望讓患者

“重獲新生”

受試者是一位因高壓電事故導致四肢截肢的男性。

在為受試者進行手術前，研究團隊采用了功能磁共振成像聯合CT影像技術，重構了受試者專屬三維模型與人腦運動皮層的詳細功能地圖以確保植入位置的精確性。整個手術過程精確到毫米級別，最大限度地保證了安全性和有效性。

自2025年3月植入該腦機接口設備以來，系統運行穩定，術后至今兩個多月未出現感染和電極失效的情況。

僅用2周-3周的訓練，受試者便實現了下象棋、玩賽車游戲等功能，達到了跟普通人控制電腦觸摸板相近的水平。

下一步，研究團隊將嘗試讓受試者使用機械臂，使他可以在物理生活中完成抓握、拿杯子等操作。

后續還將涉及到對復雜物理外設進行控制，例如對機器狗、具身智能機器人等智能代理設備的控制，從而拓展受試者的生活邊界。

未來，該侵入式腦機接口系統有望顯著改善百萬完全性脊髓損傷、雙上肢截肢及肌萎縮側索硬化癥患者群體的生存質量。

▲受試者未來生活展望

來源：中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心

責任編輯：曹旸