中新網(wǎng)上海9月18日電 (王宇 許婧)“腦機(jī)接口”這一常在科幻電影中出現(xiàn)的“神奇”技術(shù)，正悄然步入現(xiàn)實(shí)。記者18日從東華大學(xué)獲悉，中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出纖維“神經(jīng)蚯蚓”——一種能在體內(nèi)自由游走、大面積、跨區(qū)域精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)神經(jīng)電信號(hào)及組織微小形變的智能纖維。

　　北京時(shí)間9月17日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院與東華大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)期刊《自然》(Nature)上發(fā)表了題為《面向動(dòng)態(tài)生物電子學(xué)的可移動(dòng)長(zhǎng)期植入軟纖維》的研究論文。

　　項(xiàng)目戰(zhàn)略指導(dǎo)專家、東華大學(xué)先進(jìn)纖維材料全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任朱美芳院士介紹，該研究提出了“活性”纖維神經(jīng)的概念，并創(chuàng)制了一種仿地球蠕蟲(chóng)結(jié)構(gòu)的、與生物組織力學(xué)高度匹配的、可拉伸和可移動(dòng)的在體神經(jīng)接口纖維平臺(tái)。該平臺(tái)成功實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)接口在大腦與肌肉系統(tǒng)的可控導(dǎo)航，以及動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)、長(zhǎng)時(shí)域(肌肉內(nèi)13個(gè)月)的神經(jīng)電信號(hào)和生物力學(xué)信號(hào)監(jiān)測(cè)。

　　東華大學(xué)先進(jìn)纖維材料全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、材料科學(xué)與工程學(xué)院研究員嚴(yán)威表示，這一突破性成果標(biāo)志著神經(jīng)電子學(xué)從靜態(tài)植入向動(dòng)態(tài)交互、從剛性器件向主動(dòng)智能纖維系統(tǒng)的范式轉(zhuǎn)變，為未來(lái)腦機(jī)接口、可穿戴診療系統(tǒng)和慢病神經(jīng)調(diào)控開(kāi)辟了全新路徑。

　　在大自然中，蚯蚓憑借獨(dú)特的“體節(jié)”結(jié)構(gòu)(metamerism)，實(shí)現(xiàn)了高度分布式的感知與運(yùn)動(dòng)控制能力。每一節(jié)體段中都布有離散的感知與神經(jīng)單元，能夠精準(zhǔn)地感知外界刺激并靈活響應(yīng)，展現(xiàn)出在復(fù)雜環(huán)境中自由穿行的非凡適應(yīng)性。正是從這一自然設(shè)計(jì)中汲取靈感，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的劉志遠(yuǎn)研究員聯(lián)合嚴(yán)威研究員團(tuán)隊(duì)提出了NeuroWorm——一種仿蠕蟲(chóng)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)、柔軟、可拉伸的纖維神經(jīng)接口。

　　傳統(tǒng)的神經(jīng)接口設(shè)備，更像“固定哨所”。例如，治療帕金森病的電極，植入后便“釘”在大腦某一區(qū)域，若要監(jiān)測(cè)其他部位，只能再次開(kāi)刀、插入新的電極。纖維“神經(jīng)蚯蚓”的突破性進(jìn)展，正在重新定義神經(jīng)疾病的治療模式。傳統(tǒng)的帕金森病治療中，患者可能需要在大腦的不同區(qū)域植入多個(gè)電極，每次手術(shù)都伴隨著一定風(fēng)險(xiǎn)。纖維“神經(jīng)蚯蚓”僅需一次植入，便能游動(dòng)至不同的病灶區(qū)域，監(jiān)測(cè)神經(jīng)電信號(hào)，甚至通過(guò)電刺激有效緩解癥狀——這預(yù)示著未來(lái)人類或?qū)⒛軌蚪柚?，?shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)活動(dòng)的精準(zhǔn)調(diào)控。

　　其更深遠(yuǎn)的價(jià)值在于“長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)”能力。與傳統(tǒng)臨床導(dǎo)線類纖維相比，NeuroWorm對(duì)周圍組織的干擾極小，信號(hào)質(zhì)量?jī)?yōu)異，顯示出巨大的臨床轉(zhuǎn)化潛力。其13個(gè)月的體內(nèi)留存能力，使其能夠像“神經(jīng)監(jiān)護(hù)儀”一樣，持續(xù)捕捉帕金森病、阿爾茨海默病等疾病的早期信號(hào)。“這就像可穿戴設(shè)備監(jiān)測(cè)心率一樣，它能提前發(fā)現(xiàn)神經(jīng)異常，在癥狀出現(xiàn)前發(fā)出預(yù)警。”嚴(yán)威解釋道，這為神經(jīng)疾病的“早期干預(yù)”開(kāi)辟了新的途徑。

　　朱美芳透露，未來(lái)，合作團(tuán)隊(duì)將持續(xù)深化相關(guān)研究，通過(guò)構(gòu)建大型電磁線圈陣列，旨在打造高強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)可調(diào)的磁場(chǎng)環(huán)境。同時(shí)，結(jié)合微型磁針陣列及閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制策略，力求在復(fù)雜組織內(nèi)部實(shí)現(xiàn)安全、精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)的導(dǎo)航與感知解耦控制。團(tuán)隊(duì)期望未來(lái)能與更多應(yīng)用單位開(kāi)展緊密合作，加速推動(dòng)該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。(完)