
2025年,發表於 Nature 系列期刊的一項實驗顯示:一塊包含1,024個電極通道的高密度皮層微電極陣列,可經顱骨與硬膜的極小切口送入大腦皮層,在大範圍皮層上實現多模態(記錄+刺激)功能。研究團隊在豬模型及人類神經外科病人中做了可行性試驗,展示了系統在空間覆蓋、信號類型與手術創傷之間的折衷優勢。
這套陣列嘅設計重點係「可擴展性」同「微創性」。唔似傳統需大面積開顱嘅網格電極,團隊通過一個小切口將柔性陣列鋪展到皮層表面,陣列包含逾千個微型電極,可同時捕捉單個神經元放電、局部場電位(LFP)同更低頻嘅群體活動。研究描述嘅植入路徑避免大範圍暴露腦表面,從而明顯減少手術暴露時間同組織牽拉。
喺豬模型實驗中,作者將陣列部署喺涵蓋運動同感覺皮層嘅大面積區域,記錄到嘅信號喺空間上具備細粒度差異,電極既可以作為神經活動嘅高分辨探針,亦可以施加電刺激以誘發或調節局部皮層活動。論文指出,陣列支援雙向功能:記錄用於即時神經解碼,刺激用於觸發或校正神經迴路,兩者可結合實現閉環干預。
更吸引嘅係團隊喺臨床情境下嘅初步示範:喺人類神經外科手術可及嘅區域短時植入該陣列進行功能映射同信號記錄,展示喺有限手術時間內獲取跨區域神經活動同執行電刺激映射嘅能力。作者強調,呢種方法唔係要取代所有現有電極,而係為需要喺更大皮質面積同步獲得高通道數據嘅研究同臨床應用(例如複雜運動意圖解碼、大範圍癲癇病灶定位或可擴展嘅腦機介面)提供可行嘅手術路徑。
論文亦詳細討論若干工程同臨床挑戰:包括長期植入嘅組織相容性、接觸阻抗隨時間嘅穩定性、因植入深度及鋪展面積改變而出現嘅信號品質波動,以及喺臨床環境下實現完全經皮或經導管無創化遞送所需嘅改進。作者提出下一步要喺更長期嘅動物模型驗證電極穩定性同刺激安全窗,並探索與神經解碼算法嘅協同優化。
呢項工作對年輕研究者同開發者嘅吸引力在於其技術路線嘅跨學科特性:微電子陣列工程、柔性材料學、立體導航嘅微創外科技術,同實時 AI 解碼算法嘅結合,意味住未來腦機介面嘅通道數同功能複雜度可能再上一層樓,而手術負擔未必會線性增加。研究結論為大規模、高解析度嘅神經記錄與干預臨床轉化提供咗新嘅手段同思路。