自然電子學領域的重大突破
中國研究人員研發出一種可拉伸微電極，能動態適應大腦的自然運動，突破了長期阻礙侵入式腦機介面臨床應用的關鍵技術瓶頸。這項研究由北京腦科學與類腦研究中心的方穎領導，於2026年2月6日刊登在《自然電子學》期刊。這項創新解決了神經科技的一項根本挑戰：傳統柔性電極雖然可以彎曲，卻無法拉伸。大腦隨每次心跳搏動或在顱骨內改變位置時，這項限制會使電極從神經組織中退縮。新型電極採用螺旋設計，將拉伸力轉化為無害的彎曲動作，讓裝置隨大腦移動，而非與之抗衡。螺旋結構使電極能像彈簧一樣伸展與壓縮，適應大腦的節律性運動，同時避免將有害的剪切力傳遞至脆弱的神經組織。
約四年前，方穎的團隊在非人靈長類動物實驗中首次注意到這個問題。她在專訪中表示，團隊觀察到柔性電極可能因大腦移動而退縮。這項觀察促使研究團隊探索新的結構設計，讓電極能夠拉伸，同時不對周圍組織施加有害力量。
光有柔性還不夠
2024年，伊隆・馬斯克的 Neuralink 表示，首位人體受試者植入的1,024個柔性電極中，約有85%在數週內從大腦中退縮，讓電極退縮問題受到國際關注。大腦並非靜止不動的器官。每次心搏週期，大腦約會移動100微米，也會隨呼吸與頭部動作改變位置。傳統線性電極雖可彎曲，卻缺乏適應這種持續運動所需的機械順應性。電極一端固定在顱骨、另一端連接腦組織時，兩者只要相對移動就會產生張力。傳統設計遇到張力時會從組織中被拉出，導致訊號流失、發炎反應，並在植入處形成疤痕組織。這種機械性不匹配一直是妨礙侵入式腦機介面長期穩定運作的棘手障礙之一。由此形成的疤痕組織稱為膠質瘢痕，會隔絕電極與附近神經元，使訊號品質逐漸惡化，最終讓裝置形同失效。
螺旋結構設計
這項解決方案從根本上重新思考電極的幾何結構。團隊不再採用直線或簡單彎曲的導線，而是將電極設計成超薄螺旋結構。關鍵創新在於裝置管理機械應力的方式。大腦移動時，螺旋結構會將拉伸力轉化為低能量的屈曲變形，也就是透過彎曲和盤繞來適應移動，而非被拉離組織。這種結構大幅降低了配合移動所需的力量。方穎指出，將傳統線性電極拉伸100微米，約需4毫牛頓的力量；新型可拉伸設計只需37微牛頓，約為原來的百分之一。機械應力降低，意味著植入處的組織損傷與免疫反應也會減少。
這些電極以超薄柔性薄膜製成，兼具高通量神經訊號擷取能力與生物力學順應性。研究團隊在獼猴身上成功測試了1,024通道的高密度陣列，證明其能大規模擷取訊號，且具備長期穩定性。這種規模符合商用系統的核心規格，同時能與活體組織達成更理想的機械整合。
從實驗室走向患者
這項電極突破正值中國侵入式腦機介面研發加速之際。2025年3月，中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心與復旦大學附屬華山醫院合作，啟動中國首項侵入式腦機介面系統人體臨床試驗。這項試驗讓中國成為繼美國之後，第二個推進侵入式腦機介面至臨床階段的國家。手術團隊利用高精度導航系統，將電極以毫米級精度植入運動皮質，盡可能降低手術造成的創傷。
首位受試者是一名男子，13年前因高壓電事故失去四肢，於2025年3月25日接受植入手術。經過兩至三週訓練，他便能只靠意念操控電子裝置，熟練地操作競速遊戲與西洋棋程式。第二名患者張先生於2022年遭受高位脊髓損傷，已展現更顯著的功能。2025年6月接受 WRS01 無線植入裝置後，他學會操控智慧輪椅、指揮機器狗，並透過遠端工作為自動販賣機驗證商品，獲得報酬。他成為已知首位僅憑神經訊號實現有酬工作的腦機介面試驗參與者。
事故發生至今已經三年多，現在我終於可以重新工作了。
這名患者表示，他目前以實習分揀員的身分工作，靠意念操控電腦游標。系統會處理神經訊號、判讀動作意圖並產生控制指令，整個過程只需數十毫秒，比眨眼還快。
中國持續擴大的腦機介面產業生態
除了學術研究，商業化發展也正迅速加快。由方穎共同創立的知然醫療近日完成超過3億元人民幣的A輪融資，將用於推進侵入式腦機介面技術的臨床轉化。該公司已開發出支援多達1,024通道的全植入式無線系統，處理器大小如硬幣，與早期設計相比可降低75%的耗電量。公司也在北京設立符合臨床等級的製造設施，可大規模生產可拉伸電極。
其他業者也以互補方式切入市場。階梯醫療科技研發出超柔性電極，直徑僅約人類頭髮的百分之一，讓腦細胞幾乎察覺不到它們的存在。公司計畫進行涵蓋30至40名受試者的多中心試驗，目標於2028年取得上市許可。與此同時，上海腦虎科技已展示256通道柔性電極陣列，其資訊傳輸速率與 Neuralink 公布的數據相當。
這些商業活動也獲得國家政策支持。中國已將腦機介面發展納入即將推出的第十五個五年規劃建議。2025年3月，國家醫療保障局為侵入式腦機介面植入與取出手術訂定專門的醫療服務價格項目，建立臨床收費與保險給付所需的制度基礎。
全球技術競賽
這項發展使中國在思控裝置商業化競賽中，直接與美國企業、尤其是 Neuralink 展開競爭。美國在晶片整合與系統級產品方面仍具優勢，中國則在柔性電極材料與微創手術技術方面建立了鮮明強項。中國電極的橫截面積約為 Neuralink 裝置的五分之一至七分之一，柔性則比競爭產品高出100倍以上。
雙方的技術路線有顯著差異。Neuralink 的全侵入式系統需要移除部分顱骨並植入剛性或半剛性的電極陣列，手術風險較高。中國團隊則著重以小型顱骨切口和超柔性探針進行微創手術。華山醫院神經外科醫師陸俊峰以體育比喻說明不同腦機介面技術的差異：非侵入式裝置就像設在體育場外的麥克風，只能收錄觀眾的吶喊聲；半侵入式裝置懸在球場上方，能收錄較清楚的聲音；侵入式裝置則直接裝在球員身上，能清楚聽見每一句話。
中國系統也受惠於國內通訊基礎設施的優勢。WRS01 系統採用經最佳化的無線通訊協定，端到端延遲低於100毫秒，讓使用者感受到自然且即時的控制體驗。
仍待克服的技術挑戰
儘管取得這些進展，侵入式腦機介面要成為常規醫療仍面臨重大障礙。長期生物相容性仍是核心疑慮。雖然短期測試顯示免疫反應極小，但大腦多年甚至數十年來對異物的反應，仍須持續觀察。研究人員也必須解決裝置升級的難題。與外接電子產品不同，植入式系統無法輕易更換，否則就需要再動一次手術。
技術進展也帶來倫理與安全問題。侵入式腦機介面建立了通往大腦的直接管道，引發神經資料隱私及防止未經授權存取等疑慮。醫學倫理學者強調，必須針對身分驗證、資訊加密及防止腦部資料遭濫用，訂定嚴格標準。這項技術也需要審慎的心理評估，因為患者必須適應能解讀其思想的機器。
重點一覽
- 中國研究人員在《自然電子學》發表可拉伸電極設計，解決電極退縮問題；退縮曾導致 Neuralink 首次人體試驗中85%的電極失效
- 螺旋形電極所需的拉伸力僅為傳統設計的百分之一，可減少組織損傷與免疫反應
- 中國於2025年3月啟動首項侵入式腦機介面臨床試驗，成為繼美國之後第二個達成此里程碑的國家
- 患者已能以意念操控電腦、輪椅及機器狗，其中一名受試者重返遠端有酬工作
- 知然醫療與階梯醫療科技等多家中國企業正推進商業化，目標於2028年取得上市許可
- 這項技術已納入中國即將推出的第十五個五年規劃，腦機介面手術也已訂定專門的醫療收費項目
