中國研究人員最近開發了一種新的柔軟且可拉伸的折紙啟發腦植入物。這種設計旨在隨著大腦的運動而移動，而不是保持僵硬，這有望徹底改變腦機介面（BCI）技術。這種新型植入物是採用一種名為「切紙」（kirigami）的技術製作而成，這與折紙技術有關。切紙技術利用切割和摺疊的策略來創造複雜的三維結構。透過在平面上進行切割，當材料被拉伸或摺疊時，便可以轉變為三維形狀。工程師們特別喜愛這種技術，因為它能讓平面材料在不破裂的情況下進行拉伸、彎曲和扭轉。
目前，像 Neuralink 開發的 BCI 主要使用微小的電極線插入大腦以錄製神經信號。然而，這些電極通常是僵硬的，這在某種程度上成為了問題，因為大腦會隨著心跳和呼吸而不斷移動。研究人員在其論文中指出，「腦機介面的發展需要可植入的微電極陣列，能與大量神經元在大空間和時間範圍內進行互動。」因此，BCI 隨著時間的推移往往會移動或收縮，這會降低信號質量，並可能導致炎症或組織損傷，顯然這並非理想情況。
事實上，據報導，2024 年 Neuralink 的第一個人類植入物在多根電極線移動到不正確位置後，損失了顯著的功能。這種被稱為「電極收縮」的現象成為了 BCI 的一大痛點。北京腦科學研究所的高級研究員方穎表示，「大約四年前，我們發現靈活的電極因大腦的運動而有真正的收縮風險。」這驅使他們探索新的方法，以減少在一端固定於大腦而另一端固定於顱骨時電極被拉出的風險。
為了應對這一挑戰，中國科學院的團隊決定將這一古老的日本摺紙技術轉化為螺旋形的 BCI 電極線，而不是傳統的直線電極。這一改變至關重要，因為螺旋形的電極能夠在伸展和壓縮的同時吸收運動，而不是抵抗運動，還可以減少對大腦組織的機械壓力。新型 BCI 植入物還放置在一層水凝膠上，這進一步幫助減少摩擦、降低插入過程中的組織損傷，並充當大腦運動的緩衝墊。
該團隊解釋，這種設計使得電極能夠在大腦上「浮動」，而不是僵硬地固定在大腦上。測試結果驚人，當對猕猴（其大腦結構與人類非常相似）進行測試時，團隊發現新的折紙 BCI 能夠同時錄製超過 700 個皮層神經元的活動。這種新型 BCI 能夠覆蓋相對較大的大腦區域，保持穩定的錄製，並在與傳統設計相比時顯示出明顯較低的位移。
這一技術的應用潛力巨大，例如可以幫助癱瘓患者控制機械肢體，還可以用於恢復語言、治療神經疾病，甚至可能增強人類的認知能力。如果大腦與技術之間的接口容易移動（失去連接）、引發炎症或甚至損害大腦，最終將限制其長期的可行性。因此，如果這一基於切紙的創新方法能克服這些挑戰，將對這一技術的未來帶來重大影響。該研究的詳細內容可以在《自然電子學》（Nature Electronics）期刊中查看。
