像章魚觸手一樣的神經探針_風聞

神經探針是一種深入大腦、用來記錄和調控神經活動的微型器件，是腦機接口和神經科學研究的“核心工具”，在疾病治療、智能假肢、認知研究等領域都有廣闊應用前景。如何讓電極既能柔軟貼合腦組織，又能在植入時堅固有力，是科學研究的難題。

近日，中國科學院半導體研究所裴為華研究員團隊聯合中國科學院心理研究所梁璟研究員團隊成功研製出一種全新的“神經觸手探針（Neurotentacle）”，能夠通過液壓調節，在“柔軟”和“堅硬”之間自由切換，實現了柔性電極植入技術的重大突破。

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電極越柔軟，植入越困難

神經電極是腦機接口技術的核心組件，它們能像“麥克風”一樣記錄神經元發出的“聲音”。近年來，柔性電極因其良好的生物相容性備受關注。與傳統的剛性金屬或硅電極相比，柔性電極能更好地貼合腦組織，在長期植入後與大腦組織“和平共處”，減少免疫排斥，延長工作壽命。

但柔軟的優勢，在植入時卻成了硬傷——柔性電極猶如一根細線，當科研人員嘗試把它推進大腦時，往往會彎曲變形，根本無法突破腦膜的屏障到達目標區域。

為解決這一難題，科研人員常常藉助粗大的硬質導針來“帶路”，像縫衣針一樣把柔軟的電極帶入腦組織。但這樣一來，本該“温柔”的柔性電極，卻因為植入方式帶來了額外損傷。如何既保證柔軟的長期適配，又能在植入瞬間擁有足夠的剛度？這一直是柔性電極領域的“老大難”問題。

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章魚觸手的啓發：剛柔隨心切換

自然界給出了一個絕妙的答案——章魚觸手平時柔軟靈活，可以自由捲曲捕食；但在需要發力時，它們能瞬間繃緊，展現出驚人的力量。科研團隊從中獲得靈感，設計出一種“神經觸手探針”。

這種探針在柔性聚酰亞胺材料中嵌入了超薄微型液壓通道。植入時，只需往通道里注入少量液體，就能讓探針像“打氣”一樣變硬，輕鬆穿透腦組織。等到植入完成，再將液體釋放，探針立即恢復柔軟，與大腦組織温和貼合。

這一設計的精妙之處在於：探針的尺寸和柔性幾乎不變，卻通過液壓機制實現了“硬度的開關”。與以往需要外加工具的方式不同，神經觸手探針能夠“獨立作戰”，無需任何輔助針具，就能完成植入。它就像在探針裏裝了一套“肌肉”，讓電極有了隨時切換硬度的能力。

▲剛柔可調的神經觸手探針工作示意圖

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更温和、更穩定的腦機接口

科研團隊通過動物實驗驗證了神經觸手探針的性能。結果顯示，植入時組織損傷大幅減少，急性損傷面積比傳統方法縮小了70%以上，這意味着植入過程對腦組織的損傷顯著減輕。長期觀察中，神經觸手探針周圍的免疫反應明顯減弱，電極與腦組織能夠保持更穩定的界面關係。

在信號記錄方面，探針展現了持續數月的高質量神經活動記錄。相比傳統的針輔助方法，神經觸手探針不僅植入成功率更高，而且長期信號更清晰、更穩定。這意味着它能夠為神經科學研究提供更可靠的數據支持，也為腦機接口的臨牀應用打下基礎。

科研人員形象地把它比作“大腦裏的微型麥克風”——足夠靈巧，不會刺激或傷害組織，卻能長時間穩定地捕捉神經元的低語。

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展望未來：温柔的人機交互

“神經觸手探針”的出現，為腦機接口研究打開了一扇新的窗。它不僅解決了柔性電極植入的難題，還展示了材料科學、微納加工與生物醫學交叉融合的力量。

未來，這項技術有望應用於腦神經疾病的研究和治療，推動下一代智能假肢、認知增強等前沿探索。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1002/advs.202505100

**來源：**中國科學院半導體研究所