神奇“蚯蚓”扮演体内“流动哨兵”

“脑机接口”这一常在科幻电影中出现的神奇技术，正悄然步入现实。北京时间9月17日，来自中国科学院深圳先进技术研究院与东华大学的科研团队在国际顶级期刊《自然》发表论文，披露了全新纤维“神经蚯蚓”——一种能在体内自由游走、大面积、跨区域精确监测神经电信号及组织微小形变的智能纤维，为该领域研究带来重大突破。

生物特性带来灵感

东华大学先进纤维材料全国重点实验室主任朱美芳院士介绍，该研究提出“活性”纤维神经的概念，并创制一种仿地球蠕虫结构、与生物组织力学高度匹配、可拉伸和可移动的在体神经接口纤维平台，实现神经接口在大脑与肌肉系统的可控导航，以及动态实时、长时域（肌肉内13个月）的神经电信号和生物力学信号监测。东华大学先进纤维材料全国重点实验室、材料科学与工程学院研究员严威表示，这一成果标志着神经电子学从静态植入向动态交互、从刚性器件向主动智能纤维系统的范式转变，为未来脑机接口、可穿戴诊疗系统和慢病神经调控开辟了全新路径。

在大自然中，蚯蚓凭借独特的“体节”结构，实现高度分布式的感知与运动控制能力，每节体段中都布有离散的感知与神经单元，能精确感知外界刺激并灵活响应，展现复杂环境中自由穿行的非凡适应性。正是从这一生物特性中汲取灵感，中国科学院深圳先进技术研究院研究员刘志远联合严威团队推出NeuroWorm——一种仿蠕虫结构的动态、柔软、可拉伸的纤维神经接口，可以形象地比喻成“神经蚯蚓”。

三大优势打破限制

传统的神经接口设备，更像“固定哨所”。例如，治疗帕金森病的电极，植入后便“钉”在大脑某一区域，若要监测其他部位，只能再次开刀、插入新的电极。而“神经蚯蚓”则大幅度打破这些限制。

首先是“兵力升级”：团队在一根头发丝粗细（约200微米）的纤维上，沿纤维轴向分布60个（是传统方式的15倍）离散化的电极与应变传感器，相当于将60个“神经侦探”装入一根细针，不仅能在组织内部导航、实现微创植入，还能精确监测多点神经电信号和生物力学信号。

其次是“身段变软”：纤维因其柔软性、远小于发丝的尺度，以及优异的多材料与多功能集成性，成为神经接口领域中重要的器件形态之一。该研究中的纤维基底与人体组织的“软硬度”高度匹配。在动物实验中，这种纤维在肌肉中留存达13个月，取出时干净无痕，宛如“身体的一部分”。

最关键的是“学会游走”：研究人员联合中国科学院深圳先进技术研究的徐天添研究员团队创新性地引入开放式磁控策略，实现NeuroWorm在组织内的初步可控推进与转向，使其在体内“听话”地游走。“它就像机器人在大脑和肌肉中漫游，对人体无害。”严威解释道。

提供“长期监测”能力

这一研究成果预示着，未来帕金森患者无需多次手术，神经疾病可提前预警。纤维“神经蚯蚓”的突破性进展，正在重新定义神经疾病的治疗模式。在传统的帕金森病治疗中，患者可能需要在大脑的不同区域植入多个电极，每次手术都伴随着一定的风险。然而，“神经蚯蚓”仅需一次植入，便能游动至不同的病灶区域，监测神经电信号，甚至通过电刺激有效缓解症状——这预示着未来人类有望借助它，实现对神经活动的精确调控。

其更深远的价值在于“长期监测”能力。在动物实验中，研究团队通过极小的切口将NeuroWorm植入大鼠肌肉，连续记录稳定的生理信号超过43周，且在植入54周后仍未引发明显的组织反应或纤维化包裹，展现出在同类器件中极为罕见的长期稳定性和生物相容性。与传统临床导线类纤维相比，NeuroWorm对周围组织的干扰极小，信号质量优异，为神经疾病的“早期干预”开辟了新的途径。

本报记者 张炯强 通讯员 王宇