NeuroWorm: Chiński przełom w interfejsach mózg-komputer – elektroda cieńsza od włosa, sterowana magnetycznie wewnątrz mózgu

Międzynarodowy zespół naukowców z Chin opracował elastyczną elektrodę do implantów mózgowych, nazwaną NeuroWorm, która jest równie miękka jak tkanka mózgowa i cieńsza od ludzkiego włosa. To pierwszy w historii „dynamiczny” interfejs mózg-komputer (BCI) – elektroda może być sterowana magnetycznie po wszczepieniu, a w testach na zwierzętach ustanowiła rekord długowieczności.

Czym NeuroWorm różni się od dotychczasowych implantów?

Tradycyjne implanty mózgowe są sztywne, zamocowane na stałe i często powodują przewlekły stan zapalny oraz utratę jakości sygnału, gdy twarde elektrody ocierają się o miękką tkankę mózgową. NeuroWorm całkowicie zmienia to podejście.

Urządzenie to miękkie, rozciągliwe mikrowłókno o średnicy około 196 mikrometrów – cieńsze niż ludzki włos – które mieści wzdłuż swojej długości do 60 niezależnych kanałów elektrodowych . Na jednym końcu znajduje się maleńka głowica magnetyczna, która umożliwia sterowanie elektrodą za pomocą zewnętrznego pola magnetycznego w trybie „wędrowania” wewnątrz mózgu. To zupełnie nowy paradygmat „dynamicznej elektrody”, odchodzący od tradycyjnych implantów o stałej pozycji .

Inspiracją dla konstrukcji był elastyczny, segmentowany ruch dżdżownicy – elektroda może po wszczepieniu przesuwać się, skręcać i zmieniać cele monitorowania wewnątrz mózgu, czego nie potrafi żaden poprzedni implant .

Kluczowe wyniki badań na zwierzętach

W testach na zwierzętach NeuroWorm rejestrował aktywność neuronów z niespotykaną dotąd długoterminową wyrazistością i działał bezpiecznie przez 18 miesięcy bez żadnego spadku wydajności . To znacząco dłużej niż większość istniejących implantów mózgowych, które zazwyczaj tracą sprawność po kilku miesiącach z powodu stanu zapalnego tkanki lub uszkodzenia materiału.

NeuroWorm zademonstrowano w czaszkach królików, gdzie aktywnie zmieniał cele monitorowania, a także zapewniał stabilne odczyty bioelektryczne z tkanki mózgowej i mięśniowej . W tkance mięśniowej szczurów utrzymywał stabilny monitoring przez ponad 43 tygodnie, a nawet po 54 tygodniach od implantacji otoczka fibroblastów wokół włókna była minimalna .

Technologia stojąca za przełomem

Elektrodę wytwarza się przez zwinięcie 2D urządzenia bioelektronicznego w 1D mikrowłókno, tworząc samouszczelniającą się strukturę z odsłoniętymi punktami elektrodowymi jako interfejsami tkankowymi . Proces pozwala na integrację do 60 oddzielnych kanałów, a miękkość włókna (wykorzystującego podłoże ze styrenu-etylenu-butylenu-styrenu o grubości 400 nm z wzorzystymi złotymi przewodami) zapewnia dopasowanie do właściwości mechanicznych tkanki mózgowej, eliminując źródło przewlekłego stanu zapalnego .

Jak działa sterowanie magnetyczne?

Kluczową innowacją umożliwiającą ruchliwość jest wbudowanie malutkiej głowicy magnetycznej na końcu elektrody. Zewnętrzne pole magnetyczne kieruje włóknem przez tkankę mózgową, pozwalając naukowcom celować w różne populacje neuronów bez konieczności przeprowadzania dodatkowej operacji . Ta dynamiczna zdolność może umożliwić długoterminowe badania zmian aktywności neuronów w różnych obszarach mózgu.

Publikacja i zespół badawczy

Badanie opublikowano w czasopiśmie Nature 17 września 2025 roku. Autorami są naukowcy z Shenzhen Institutes of Advanced Technology (SIAT) przy Chińskiej Akademii Nauk, Shenzhen University of Advanced Technology oraz Donghua University . Wśród głównych badaczy znajdują się prof. Liu Zhiyuan, prof. Xu Tiantian, doc. Han Fei oraz prof. Yan Wei .

Dlaczego to ma znaczenie dla interfejsów mózg-komputer?

NeuroWorm rozwiązuje dwa największe wyzwania stojące przed interfejsami mózg-komputer: krótką żywotność wszczepianych elektrod i niemożność rejestrowania sygnałów z wielu celów mózgowych bez wprowadzania wielu sztywnych sond . Dzięki możliwości dynamicznego przemieszczania się i nagrywania przez ponad rok, pojedynczy implant otwiera nowe możliwości badania długoterminowej dynamiki neuronów oraz przyszłych zastosowań BCI w leczeniu schorzeń neurologicznych.