Titik Terobosan dalam Nature Electronics
Penyelidik China telah membangunkan mikroelektrod boleh regang yang menyesuaikan diri secara dinamik dengan pergerakan semula jadi otak, sekali gus mengatasi halangan teknikal kritikal yang sekian lama membantutkan penggunaan klinikal antara muka otak-komputer invasif. Kajian yang diketuai Fang Ying dari Institut Penyelidikan Otak China di Beijing itu diterbitkan dalam jurnal Nature Electronics pada 6 Februari 2026. Inovasi ini menangani cabaran asas dalam neuroteknologi. Elektrod fleksibel konvensional boleh dibengkokkan tetapi tidak boleh diregangkan. Keterbatasan ini menyebabkan elektrod tertarik menjauhi tisu saraf apabila otak berdenyut mengikut setiap degupan jantung atau berubah kedudukan di dalam tengkorak. Seni bina elektrod baharu ini menggunakan reka bentuk lingkaran untuk menukarkan daya regangan kepada gerakan lenturan yang tidak berbahaya, membolehkan peranti bergerak bersama otak dan bukannya menahannya. Geometri lingkaran membolehkan elektrod memanjang dan mengecut seperti spring, menyesuaikan diri dengan gerakan berirama otak tanpa memindahkan daya ricih yang merosakkan kepada tisu saraf yang halus.
Kandungan
Isu ini mula disedari oleh pasukan Fang semasa eksperimen dengan primat bukan manusia kira-kira empat tahun lalu. Dalam temu bual eksklusif, beliau menjelaskan bahawa pasukannya mendapati pergerakan otak menyebabkan risiko sebenar elektrod fleksibel tertarik keluar. Pemerhatian ini mendorong pasukan penyelidik meneroka pendekatan struktur baharu yang membolehkan elektrod diregangkan tanpa mengenakan daya yang merosakkan pada tisu sekeliling.
Mengapa Fleksibel Sahaja Tidak Memadai
Masalah elektrod tertarik keluar mendapat perhatian antarabangsa pada 2024 apabila Neuralink milik Elon Musk melaporkan bahawa kira-kira 85 peratus daripada 1,024 elektrod fleksibelnya telah tertarik keluar daripada otak pesakit manusia pertama dalam tempoh beberapa minggu selepas ditanam. Otak bukan organ statik. Ia bergerak kira-kira 100 mikrometer pada setiap kitaran jantung dan berubah kedudukan apabila bernafas serta menggerakkan kepala. Elektrod linear tradisional boleh dibengkokkan, tetapi tidak cukup lentur dari segi mekanikal untuk menyesuaikan diri dengan pergerakan berterusan ini. Apabila satu hujung elektrod dipasang pada tengkorak dan satu lagi pada tisu otak, sebarang pergerakan relatif akan menghasilkan ketegangan. Reka bentuk konvensional bertindak balas terhadap ketegangan ini dengan tertarik menjauhi tisu, menyebabkan kehilangan isyarat, tindak balas keradangan dan pembentukan tisu parut di sekitar kawasan implan. Ketidakpadanan mekanikal ini menjadi antara halangan paling sukar diatasi bagi memastikan kestabilan jangka panjang BCI invasif. Tisu parut yang terhasil, dikenali sebagai gliosis, mengasingkan elektrod daripada neuron berdekatan dan secara beransur-ansur merosotkan kualiti isyarat sehingga peranti itu pada hakikatnya tidak lagi berguna.
Seni Bina Lingkaran
Penyelesaiannya melibatkan pemikiran semula secara asas terhadap geometri elektrod. Daripada menggunakan wayar lurus atau sekadar melengkung, pasukan itu mereka bentuk elektrod sebagai struktur lingkaran ultra nipis. Inovasi utama terletak pada cara peranti mengurus tekanan mekanikal. Apabila otak bergerak, struktur lingkaran menukarkan regangan tegangan kepada ubah bentuk lenturan berlengkok yang memerlukan sedikit tenaga, pada asasnya membengkok dan bergelung dan bukannya tertarik menjauhi tisu. Pilihan seni bina ini mengurangkan dengan ketara daya yang diperlukan untuk menyesuaikan diri dengan pergerakan. Menurut Fang, untuk meregangkan elektrod linear konvensional sebanyak 100 mikrometer, daya kira-kira 4 millinewton diperlukan. Reka bentuk boleh regang baharu itu hanya memerlukan 37 mikronewton, kira-kira seperseratus daripada daya tersebut. Pengurangan tekanan mekanikal ini secara langsung mengurangkan kerosakan tisu dan tindak balas imun di kawasan implan.
Elektrod itu dihasilkan daripada filem fleksibel ultra nipis yang menggabungkan pemerolehan isyarat saraf berkapasiti tinggi dengan kelenturan biomekanikal. Pasukan penyelidik berjaya menguji tatasusunan berketumpatan tinggi 1,024 saluran pada monyet makaka, sekali gus menunjukkan keupayaan pemerolehan isyarat berskala besar serta kestabilan jangka panjang. Skala ini menyamai spesifikasi teras sistem komersial sambil menawarkan penyepaduan mekanikal yang lebih baik dengan tisu hidup.
Daripada Makmal kepada Pesakit
Penemuan elektrod ini muncul ketika pembangunan BCI invasif di China semakin pesat secara keseluruhan. Pada Mac 2025, Pusat Kecemerlangan Sains Otak dan Teknologi Kecerdasan di Akademi Sains China, dengan kerjasama Hospital Huashan yang berafiliasi dengan Universiti Fudan, memulakan percubaan klinikal pertama sistem BCI invasif dalam kalangan manusia di China. Percubaan itu menjadikan China negara kedua selepas Amerika Syarikat yang membawa antara muka otak-komputer invasif ke peringkat klinikal. Pasukan pembedahan menggunakan sistem navigasi berketepatan tinggi untuk meletakkan elektrod dalam korteks motor dengan ketepatan milimeter, sekali gus meminimumkan trauma semasa prosedur.
Peserta pertama, seorang lelaki yang kehilangan keempat-empat anggota badan dalam kemalangan elektrik voltan tinggi 13 tahun lalu, menerima implan itu pada 25 Mac 2025. Selepas dua hingga tiga minggu latihan, beliau dapat mengawal peranti elektronik hanya dengan fikirannya, termasuk bermain permainan perlumbaan dan program catur dengan cekap. Pesakit kedua, yang dikenal pasti sebagai Encik Zhang dan mengalami kecederaan saraf tunjang pada paras tinggi pada 2022, telah mencapai fungsi yang lebih ketara. Selepas menerima implan tanpa wayar WRS01 pada Jun 2025, beliau belajar mengawal kerusi roda pintar, mengarahkan anjing robot dan melakukan kerja jarak jauh berbayar untuk mengesahkan produk mesin layan diri. Beliau menjadi peserta percubaan BCI pertama yang diketahui memperoleh pekerjaan bergaji hanya dengan menggunakan isyarat saraf.
Sudah lebih tiga tahun sejak kejadian itu, dan kini akhirnya saya dapat bekerja semula.
Pesakit itu menerangkan tugasnya sebagai pelatih pengasing barang yang mengawal kursor komputer dengan fikirannya. Sistem itu memproses isyarat saraf, mentafsir niat pergerakan dan menghasilkan arahan kawalan dalam masa puluhan milisaat, lebih pantas daripada kelipan mata.
Ekosistem BCI China yang Semakin Berkembang
Di luar penyelidikan akademik, pembangunan komersial berkembang pesat. Zhiran Medical, syarikat yang diasaskan bersama oleh Fang Ying, baru-baru ini memperoleh pembiayaan Siri A melebihi 300 juta yuan untuk memajukan penggunaan klinikal teknologi BCI invasif. Syarikat itu telah membangunkan sistem tanpa wayar yang boleh diimplan sepenuhnya dan menyokong sehingga 1,024 saluran, dengan pemproses sebesar syiling yang mengurangkan penggunaan kuasa sebanyak 75 peratus berbanding reka bentuk terdahulu. Syarikat itu telah menubuhkan kemudahan pembuatan bertaraf klinikal di Beijing yang mampu menghasilkan elektrod boleh regang pada skala besar.
Pemain lain turut memasuki pasaran dengan pendekatan pelengkap. StairMed Technology telah membangunkan elektrod ultra fleksibel yang berukuran seperseratus diameter rambut manusia, sekali gus membolehkan sel otak hampir tidak menyedari kehadirannya. Syarikat itu merancang percubaan berbilang pusat dengan 30 hingga 40 peserta, dengan sasaran kelulusan pasaran menjelang 2028. Sementara itu, Shanghai Brain Tiger Technology telah memperlihatkan tatasusunan elektrod fleksibel 256 saluran yang mencapai kadar penghantaran maklumat setanding data yang diterbitkan Neuralink.
Aktiviti komersial ini disokong oleh dasar negara. China telah memasukkan pembangunan BCI dalam saranan bagi Rancangan Lima Tahun Ke-15 yang akan datang. Pada Mac 2025, Pentadbiran Keselamatan Penjagaan Kesihatan Kebangsaan menetapkan kod harga khusus bagi pemasangan dan penanggalan BCI invasif, sekali gus mewujudkan infrastruktur kawal selia untuk pengebilan klinikal dan perlindungan insurans.
Persaingan Teknologi Global
Perkembangan ini meletakkan China dalam persaingan langsung dengan firma Amerika, khususnya Neuralink, dalam usaha mengkomersialkan peranti kawalan minda. Amerika Syarikat masih mempunyai kelebihan dalam penyepaduan cip dan produk peringkat sistem, manakala China mengukuhkan kedudukan dalam bahan elektrod fleksibel dan teknik pembedahan invasif minimum. Luas keratan rentas elektrod China adalah antara satu perlima hingga satu pertujuh saiz peranti Neuralink, dengan tahap fleksibiliti melebihi produk pesaing lebih daripada 100 kali ganda.
Pendekatan teknikal kedua-dua pihak berbeza dengan ketara. Sistem Neuralink yang invasif sepenuhnya memerlukan sebahagian tengkorak dibuang dan tatasusunan elektrod tegar atau separa tegar ditanam, sekali gus membawa risiko pembedahan yang lebih tinggi. Pasukan China menekankan teknik invasif minimum menggunakan hirisan kecil pada tengkorak dan prob ultra fleksibel. Lu Junfeng, pakar bedah saraf di Hospital Huashan, menjelaskan perbezaan pendekatan BCI dengan analogi sukan. Peranti bukan invasif ibarat mikrofon di luar stadium yang hanya menangkap bunyi sorakan penonton. Peranti separa invasif tergantung di atas padang dan menangkap bunyi yang lebih jelas. Peranti invasif pula dipasang terus pada pemain, lalu mendengar setiap perkataan dengan jelas.
Sistem China turut mendapat manfaat daripada kelebihan negara itu dalam infrastruktur telekomunikasi. Sistem WRS01 mencapai kependaman hujung ke hujung kurang daripada 100 milisaat dengan menggunakan protokol komunikasi tanpa wayar yang dioptimumkan, lalu menghasilkan kawalan yang terasa semula jadi dan serta-merta kepada pengguna.
Cabaran Teknikal Masih Berterusan
Walaupun terdapat kemajuan ini, halangan besar masih perlu diatasi sebelum BCI invasif menjadi rawatan perubatan rutin. Keserasian biologi jangka panjang kekal menjadi kebimbangan utama. Walaupun ujian jangka pendek menunjukkan tindak balas imun yang minimum, tindak balas otak terhadap objek asing selama bertahun-tahun atau berdekad-dekad perlu terus diperhatikan. Penyelidik juga perlu menyelesaikan cabaran menaik taraf peranti. Tidak seperti elektronik luaran, sistem yang diimplan tidak boleh diganti dengan mudah tanpa pembedahan tambahan.
Persoalan etika dan keselamatan turut mengiringi kemajuan teknikal ini. BCI invasif mewujudkan laluan langsung ke dalam otak, sekali gus menimbulkan kebimbangan mengenai privasi data saraf dan perlindungan daripada akses tanpa kebenaran. Pakar etika perubatan menegaskan perlunya piawaian ketat berhubung pengesahan identiti, penyulitan maklumat dan perlindungan daripada penyalahgunaan data otak. Teknologi ini juga memerlukan saringan psikologi yang teliti kerana pesakit perlu menyesuaikan diri dengan mesin yang mentafsir fikiran mereka.
Ringkasan
- Penyelidik China menerbitkan reka bentuk elektrod boleh regang dalam Nature Electronics, mengatasi masalah elektrod tertarik keluar yang menyebabkan 85 peratus elektrod dalam percubaan manusia pertama Neuralink gagal
- Elektrod berbentuk lingkaran memerlukan daya regangan seperseratus daripada reka bentuk konvensional, sekali gus mengurangkan kerosakan tisu dan tindak balas imun
- China memulakan percubaan klinikal BCI invasif pertamanya pada Mac 2025, menjadi negara kedua selepas AS mencapai pencapaian ini
- Pesakit berjaya mengawal komputer, kerusi roda dan anjing robot dengan fikiran, manakala seorang peserta kembali melakukan kerja jarak jauh berbayar
- Beberapa syarikat China, termasuk Zhiran Medical dan StairMed, sedang menuju ke arah kelulusan komersial yang disasarkan pada 2028
- Teknologi ini dimasukkan dalam Rancangan Lima Tahun Ke-15 China yang akan datang, dengan kod pengebilan perubatan khusus bagi prosedur BCI telah ditetapkan
