2025年4月18日，中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所腦圖譜與類(lèi)腦智能實(shí)驗室（簡(jiǎn)稱(chēng)“腦與類(lèi)腦實(shí)驗室”）腦機接口與融合智能團隊自主研發(fā)的柔性微電極植入機器人產(chǎn)品——CyberSense通過(guò)深圳市“腦解析與腦模擬”重大科技基礎設施（簡(jiǎn)稱(chēng)“腦設施”）預驗收，助力科學(xué)家將“比頭發(fā)絲更細更軟”的柔性微電極植入實(shí)驗動(dòng)物的大腦皮層，為腦機接口與腦科學(xué)研究提供關(guān)鍵支撐。

CyberSense是“縫紉機”式柔性電極自動(dòng)植入機器人，具有多項自主知識產(chǎn)權，可靈活兼容不同規格的柔性微電極，應用于嚙齒類(lèi)、非人靈長(cháng)類(lèi)等動(dòng)物的大腦皮層植入。植入機器人可以在其智能感知系統的引導下，以微米級的三維操作精度，將多根厚度≤10微米、寬度≤100微米的微絲狀電極植入大腦皮層內，并靈活地避讓腦血管。由于植入過(guò)程是利用一根硬質(zhì)針不斷上下穿梭、操作柔軟的微絲，類(lèi)似于縫紉機的工作過(guò)程，所以國內外學(xué)者稱(chēng)其為“縫紉機”式植入。植入后的柔性微電極可以將大腦的神經(jīng)電信號傳導到微型芯片，由微型芯片對收集到的神經(jīng)信號進(jìn)行處理和通信，從中解析出大腦在執行的信息處理，并控制外部設備，也可以通過(guò)微電流刺激電極觸點(diǎn)附近的神經(jīng)細胞，對腦活動(dòng)進(jìn)行調控。目前，CyberSense已成功支持了中國科學(xué)院半導體研究所和微靈腦機等研制的多種規格的柔性微電極植入，服務(wù)于腦機接口和神經(jīng)電生理研究。

腦與類(lèi)腦實(shí)驗室主任、腦機接口與融合智能團隊負責人余山研究員介紹，植入式腦機接口是一個(gè)高度交叉的領(lǐng)域，涉及電極、芯片、植入、通信、腦外科、人工智能、神經(jīng)解碼等多種關(guān)鍵技術(shù)，需要多學(xué)科協(xié)作創(chuàng )新和集成攻關(guān)。隨著(zhù)新材料和微納加工技術(shù)的進(jìn)步，現在的植入式電極越來(lái)越微小和柔軟，能大大降低植入創(chuàng )傷和排異反應，但同時(shí)植入難度也越來(lái)越大，遠超人手和肉眼的能力極限，所以高度自動(dòng)化的植入機器人成為了腦機接口領(lǐng)域的核心設備。

植入式腦機接口可以給殘障人士帶來(lái)高性能的意念控制、語(yǔ)音合成、視覺(jué)重建等技術(shù)福利，也可以協(xié)助科學(xué)家利用高通量信號研究大腦的工作原理。如何采集大量的高質(zhì)量神經(jīng)信號，并且盡可能降低植入帶來(lái)的安全風(fēng)險，是植入式腦機接口技術(shù)面臨的核心問(wèn)題。

深圳腦設施用戶(hù)代表、中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院正高級工程師、微靈醫療創(chuàng )始人李驍健博士介紹，植入式腦機接口已經(jīng)由硬質(zhì)電極時(shí)代進(jìn)入到柔性電極時(shí)代，柔性電極有多種不同的類(lèi)型，例如貼在大腦皮層表面的薄膜電極、從靜脈血管介入的支架電極等，各有千秋，相比之下，微絲狀柔性電極的優(yōu)勢是，在植入大腦皮層內部后，電極與神經(jīng)元直接接觸，能采集到高精度的神經(jīng)元脈沖。

柔性微電極的寬度與頭發(fā)絲相仿，厚度僅為頭發(fā)絲的約1/10，楊氏模量非常低，這些特點(diǎn)導致了電極非常難以觀(guān)測和操作。植入時(shí)還要對植入點(diǎn)進(jìn)行規劃選擇，避免損傷腦血管。此外，只植入一根柔性微電極，僅能采集單點(diǎn)、少量的神經(jīng)信號，不足以支撐高性能腦機接口，植入多根柔性微電極可以覆蓋更多的神經(jīng)元，提高神經(jīng)信號的豐富性，但多電極植入的難度也會(huì )大大提高。

CyberSense項目負責人、腦與類(lèi)腦實(shí)驗室秦方博副研究員介紹，通過(guò)發(fā)揮自動(dòng)化所在智能感知和機器人控制方面的技術(shù)強項，植入機器人CyberSense具有自動(dòng)化程度高、可植入數量多、空間定位準、時(shí)間效率高、使用方便快捷、靈活避讓血管的優(yōu)勢，有效提高了成功率和植入效果。CyberSense的成功研發(fā)是腦與類(lèi)腦實(shí)驗室腦機接口與融合智能團隊成員通力協(xié)作取得的多學(xué)科交叉成果，包括張大朋研究員、韓新勇工程師、朱平博士等都提供了技術(shù)支持。在柔性微電極制備及植入方面，中國科學(xué)院半導體研究所裴為華研究員團隊具有豐富的技術(shù)經(jīng)驗，也為本項目的成功實(shí)施提供了重要支持。

在下一步工作中，腦與類(lèi)腦實(shí)驗室腦機接口與融合智能團隊將繼續開(kāi)發(fā)柔性電極植入機器人系列產(chǎn)品，為促進(jìn)國內腦機接口與腦科學(xué)的發(fā)展貢獻力量。

來(lái)源：中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所