2026年5月，由西班牙加泰羅尼亞納米科學(xué)與納米技術(shù)研究所（ICN2）和巴塞羅那微電子研究所（IMB-CNM, CSIC）聯(lián)合英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）完成的一項(xiàng)研究在《自然·通訊》發(fā)表，首次展示一種基于石墨烯的柔性腦機(jī)接口，可在對(duì)大腦進(jìn)行電刺激的同時(shí)實(shí)時(shí)、無(wú)干擾地采集神經(jīng)信號(hào)，包括此前臨床設(shè)備無(wú)法捕捉的超低頻信號(hào)。該設(shè)備采用雙技術(shù)集成設(shè)計(jì)，在1.5×1.5毫米的微型基底上整合16個(gè)石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管（gSGFETs）用于信號(hào)采集，14個(gè)還原氧化石墨烯納米孔微電極用于刺激，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的雙向神經(jīng)交互。

傳統(tǒng)腦機(jī)接口在刺激時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電學(xué)偽影，導(dǎo)致信號(hào)采集電路飽和，使神經(jīng)活動(dòng)被掩蓋。該研究的核心突破在于使用主動(dòng)式石墨烯晶體管替代被動(dòng)金屬電極。據(jù)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人安東·吉梅拉-布魯內(nèi)特（Anton Guimerà-Brunet）介紹，石墨烯晶體管具有更寬的動(dòng)態(tài)范圍，能夠完整捕獲刺激產(chǎn)生的瞬態(tài)偽影而不失真，后續(xù)通過(guò)簡(jiǎn)單濾波即可去除偽影，保留原始神經(jīng)信號(hào)。體外測(cè)試覆蓋25至250 Hz頻率、10%至90%Zui大電流強(qiáng)度的多種參數(shù)組合，均未發(fā)現(xiàn)信號(hào)畸變，驗(yàn)證了其在復(fù)雜刺激條件下的穩(wěn)定性。

在活體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，研究人員對(duì)四只清醒小鼠實(shí)施化學(xué)誘導(dǎo)的癲癇樣發(fā)作，設(shè)備在持續(xù)刺激過(guò)程中仍能完整記錄近端與遠(yuǎn)端電極區(qū)域的癲癇活動(dòng)。更重要的是，該裝置成功檢測(cè)并實(shí)時(shí)繪制出“侵襲性皮層去極化波”——一種與中風(fēng)、腦外傷及難治性癲癇密切相關(guān)的慢波事件。系統(tǒng)通過(guò)閉環(huán)算法在0.15秒延遲內(nèi)調(diào)整刺激模式，有效干預(yù)了去極化波的傳播路徑，展現(xiàn)出潛在的自適應(yīng)調(diào)控能力。

突破臨床設(shè)備信號(hào)盲區(qū)

該設(shè)備Zui顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于可探測(cè)低于0.1赫茲的超低頻信號(hào)，即“超低頻振蕩”（uency oscillations）。這類(lèi)信號(hào)長(zhǎng)期被主流臨床放大器以“高通濾波”方式過(guò)濾掉，因其被認(rèn)為噪聲成分多、信噪比低。但研究團(tuán)隊(duì)指出，這些信號(hào)攜帶重要生理與病理信息，例如癲癇發(fā)作期間出現(xiàn)的直流偏移（DC shift），可幫助定位致癇組織，提升手術(shù)規(guī)劃準(zhǔn)確性。

在實(shí)際應(yīng)用層面，這一能力意味著未來(lái)腦機(jī)接口不僅能“看”到常規(guī)動(dòng)作電位，還能“感知”腦組織整體電生理狀態(tài)的緩慢變化。對(duì)于癲癇患者而言，這意味著可以在發(fā)作前更早識(shí)別異常電活動(dòng)；對(duì)于腦損傷康復(fù)者，可實(shí)現(xiàn)對(duì)皮層功能重組過(guò)程的高時(shí)空分辨率監(jiān)測(cè)。這為構(gòu)建真正意義上的閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)提供了硬件基礎(chǔ)。

從實(shí)驗(yàn)室到臨床尚存多重挑戰(zhàn)

盡管成果具有里程碑意義，但距離臨床應(yīng)用仍有較長(zhǎng)路程。目前，設(shè)備中的還原氧化石墨烯（rGO）刺激電極已通過(guò)INBRAIN Neuroelectronics公司主導(dǎo)的首例人體臨床試驗(yàn)驗(yàn)證安全性，而石墨烯晶體管部分仍需開(kāi)展慢性植入研究，評(píng)估長(zhǎng)期生物相容性與信號(hào)穩(wěn)定性。

此外，整個(gè)系統(tǒng)還需滿(mǎn)足醫(yī)療器械注冊(cè)要求，特別是數(shù)據(jù)采集電子模塊必須符合歐盟醫(yī)療器械法規(guī)（MDR）或美國(guó)FDA關(guān)于植入式設(shè)備的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，要實(shí)現(xiàn)真正的自適應(yīng)神經(jīng)調(diào)控，不僅需要處理海量神經(jīng)數(shù)據(jù)，還必須在極低功耗下運(yùn)行——這對(duì)芯片設(shè)計(jì)、算法效率和能源管理提出極高要求。

值得注意的是，該技術(shù)依賴(lài)于高質(zhì)量石墨烯材料的可控合成與微納加工工藝，目前主要集中在歐洲少數(shù)實(shí)驗(yàn)室。中國(guó)企業(yè)在石墨烯薄膜制備方面已有一定積累，但在生物醫(yī)學(xué)級(jí)石墨烯器件的潔凈度控制、界面穩(wěn)定性及長(zhǎng)期可靠性方面仍存在差距。若未來(lái)有商業(yè)化機(jī)會(huì)，中國(guó)相關(guān)企業(yè)可重點(diǎn)關(guān)注上游材料供應(yīng)與封裝技術(shù)環(huán)節(jié)。

對(duì)于國(guó)內(nèi)從事神經(jīng)工程、醫(yī)療電子或腦機(jī)接口研發(fā)的企業(yè)而言，該研究提示：在設(shè)計(jì)下一代植入式設(shè)備時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮主動(dòng)式傳感架構(gòu)而非被動(dòng)電極，以應(yīng)對(duì)刺激-記錄耦合難題。同時(shí)，應(yīng)提前布局超低頻信號(hào)分析算法，建立針對(duì)慢波事件的數(shù)據(jù)標(biāo)注體系，為未來(lái)閉環(huán)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)打下基礎(chǔ)。在采購(gòu)選型上，若涉及類(lèi)似高精度神經(jīng)信號(hào)采集系統(tǒng)，需關(guān)注設(shè)備是否具備非飽和式信號(hào)捕獲能力，并確認(rèn)其是否支持可配置的濾波策略，避免因預(yù)設(shè)濾波導(dǎo)致關(guān)鍵信息丟失。