技术突破｜柔性高密度微电极阵列：重新定义脑机接口的未来
BME康复工程分会 BME康复工程分会 2025年11月18日 22:00 北京
导 语
脑机接口（BCI）技术作为连接大脑与外部设备的 “桥梁”，是神经科学与工程学交叉领域的核心方向。传统刚性低密度电极阵列始终受限于空间分辨率低、长期生物相容性差等问题，难以满足临床精准诊疗需求。而近期发表在《Biosensors and Bioelectronics》的研究，聚焦柔性高密度微电极阵列（FHD-MEAs）的技术革新，为下一代临床可用脑机接口提供了关键解决方案。
01研究背景
随着神经科学与脑工程领域的快速发展，脑机接口已从基础研究逐步向临床转化，广泛应用于感觉增强、人机交互与神经疾病治疗。然而，传统刚性低密度微电极阵列存在诸多技术局限，严重制约其性能。
信号采集短板：电极密度低导致空间分辨率差，无法捕捉局部精细神经活动；刚性基底与柔软脑组织机械不匹配，易因呼吸、心跳引发的微运动产生信号漂移，甚至造成组织损伤。
刺激精准度不足：电流扩散导致非目标神经激活，可能引发肌肉抽搐、认知干扰等副作用；电极电化学降解快，长期植入后信号质量衰减明显。
系统集成难题：传统 “一对一” 布线方案存在瓶颈，高密度电极需大量导线连接，不仅增加植入复杂度，还易引入噪声与信号串扰。
这些问题使得传统脑机接口难以实现长期稳定的双向神经交互，亟需从材料、设计与系统集成层面寻求突破。
02研究概述
基
该研究系统梳理了柔性高密度微电极阵列（FHD-MEAs）的技术创新，通过先进材料、优化设计与系统整合，针对性解决传统脑机接口的痛点：
图1. 基于FHD-MEAs的脑机接口 (BCI) 系统概述
（本图来自原文）
材料与结构革新：采用聚酰亚胺、聚对二甲苯 - C 等柔性聚合物作为基底，搭配铂、铱等惰性金属电极与 PEDOT:PSS 导电涂层，既实现与脑组织的机械匹配（模量低至 kPa 级），又降低界面阻抗、提升电荷注入容量，减少长期炎症反应。
高密度与精准交互：电极密度提升至数百至数千通道，电极间距缩小至数十微米，可捕捉亚毫米级皮层活动；柔性基底能贴合大脑沟回结构，保证电极 - 组织接触稳定性，减少微运动引发的信号噪声。
图2. 基于电极的神经记录模式和信号处理
（本图来自原文）
系统级优化：集成片上多路复用技术，将数百通道信号通过少数导线传输，突破布线瓶颈；结合自适应滤波算法，抑制刺激 - 记录干扰，实现双向闭环控制（如记录运动意图的同时提供触觉反馈）。
