纖維“神經(jīng)蚯蚓”游走大腦“問診把脈”

中國教育報(bào)-中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 任朝霞 通訊員 王宇）“腦機(jī)接口”這一在科幻電影中出現(xiàn)的“神奇”技術(shù)，正悄然步入現(xiàn)實(shí)。如今，中國科學(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，為神經(jīng)疾病的“早期干預(yù)”開辟了新途徑。

北京時(shí)間9月17日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院聯(lián)合東華大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)的相關(guān)研究成果以“面向動(dòng)態(tài)生物電子學(xué)的可移動(dòng)長期植入軟纖維”為題在《自然》雜志發(fā)表。

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)。

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，只能再次開刀、插入新的電極。如何打破這種限制？蚯蚓獨(dú)特的“體節(jié)”結(jié)構(gòu)給了科研人員靈感，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的劉志遠(yuǎn)研究員聯(lián)合東華大學(xué)先進(jìn)纖維材料全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、材料科學(xué)與工程學(xué)院嚴(yán)威研究員團(tuán)隊(duì)提出了NeuroWorm——一種仿蠕蟲結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)、柔軟、可拉伸的纖維神經(jīng)接口。

NeuroWorm對(duì)周圍組織的干擾極小，信號(hào)質(zhì)量優(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，該成果標(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，為未來腦機(jī)接口、可穿戴診療系統(tǒng)和慢病神經(jīng)調(diào)控開辟了全新路徑。

據(jù)介紹，合作團(tuán)隊(duì)將持續(xù)深化相關(guān)研究，通過構(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。這一突破將推動(dòng)生物電子學(xué)從“固定被動(dòng)記錄”向“移動(dòng)智能協(xié)同”的關(guān)鍵性跨越。團(tuán)隊(duì)期望未來能與更多應(yīng)用單位開展緊密合作，以加速推動(dòng)該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。