在血管疾病干预与康复领域，中国科学家迈出关键一步。10月14日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所、中国科学院大学、复旦大学附属华山医院、脑虎科技、广东省智能科学与技术研究院、天桥脑科学研究院等联合研究团队在Nature Communications发表最新成果，报道了一种可生物黏附、可顺应血管形态的生物电子界面（BACE），可在活体中实现血管运动功能（vasomotoricity）的精准监测与神经电调控，为理解自主神经调节机制及干预血管功能障碍提供了全新工具。

▷ Xiner Wang, Weijian Fan, Yuxin Liu, Li Chen, Erda Zhou, Xiaoling Wei, Liuyang Sun, Bo Yu, Tiger H. Tao, Zhitao Zhou & Jinyun Tan. Bioadhesive and conformable bioelectronic interfaces for vasomotoricity monitoring and regulation. Nat Commun 16, 9103 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-64118-2

研究团队指出，自主神经系统通过电生理信号动态调节血管平滑肌收缩与舒张，以维持血流稳定。然而，现有临床影像工具难以捕捉这一电生理过程，尤其在支架植入等血管干预后，缺乏对血管运动功能障碍的直接检测手段。为此，团队设计出一种能长期贴合血管表面、在湿润环境下稳定工作的柔性生物电子界面。

该装置以蚕丝蛋白/聚氨酯复合材料为黏附基底，结合PEDOT:PSS修饰的金电极与聚酰亚胺封装层，兼具高黏附力、低模量与高导电性。其在1kHz下的界面阻抗仅6.77 ± 2.13 kΩ，背景噪声低至2.63 ± 0.52 μV，可在活体条件下长达两个月稳定记录高保真电信号。实验表明，该材料在模拟血流环境中依旧保持黏附与电稳定性，展现优异的顺应性与生物兼容性。

▷ BACE接口的概述与特征分析

在动物实验中，研究者通过外源性施加去甲肾上腺素和乙酰胆碱，成功记录到血管收缩与舒张状态下的电生理差异信号，并揭示其与药物剂量的相关性；同时，切断交感神经节后，电信号显著衰减，验证了该系统对自主神经调控的灵敏响应。

更为关键的是，团队将该系统应用于支架植入模型，实现了血管运动障碍的实时检测。研究发现，支架植入后血管远端电活动明显减弱，且与超声测得的血管硬度参数（β值）变化一致，证实BACE系统可准确评估血管功能损伤。

此外，研究还展示了系统的双向调控功能：通过在支架处施加300 μA电刺激，可显著恢复血管远端电信号强度与弹性，β值由18.83降至14.06，提示电调控可改善血管顺应性并延缓功能退化。这一闭环“监测—刺激—恢复”机制为未来血管疾病治疗提供了新路径。

▷ 精确血管运动电生理记录评估

论文通讯作者、脑虎科技创始人、天桥脑科学研究院研究员陶虎指出，该研究“首次在血管体系中实现了高质量电生理监测与神经调控的统一，为血管功能障碍的精准诊疗开辟了新方向”。团队计划进一步开发无线化、长期植入版本，推动其在血管再狭窄、动脉硬化及动脉瘤等疾病中的临床转化应用。

该成果不仅揭示了血管运动电生理机制的新窗口，也展示了柔性生物电子学在血管医学中的巨大潜力，标志着智能化血管电调控技术的重要突破。

2025年9月，复旦大学附属华山医院神经病学研究所、天桥脑科学研究院研究员丁玎教授团队联合复旦大学社会科学高等研究院、天桥脑科学研究院、伦敦大学学院、瑞典厄勒布鲁大学等国内外多学科合作伙伴，共同在国际医学期刊 The Lancet 旗下权威子刊 The Lancet Regional Health – Western Pacific（中科院一区TOP，IF: 8.1）在线发表原创研究：“Impact of COVID-19 pandemic on cognitive decline in community-dwelling older adults in Shanghai: a longitudinal study from 2010 to 2024”。

▷ Xiaowen Zhou, Hanzhi Deng, Hanyu Shao, Tao Yang, Yuntao Chen, Yang Cao, Qianhua Zhao, Ding Ding. Impact of COVID-19 pandemic on cognitive decline in community-dwelling older adults in Shanghai: a longitudinal study from 2010 to 2024, The Lancet Regional Health – Western Pacific. https://doi.org/10.1016/j.lanwpc.2025.101697.

文章概览

该研究利用上海老年研究队列（Shanghai Aging Study），基于长达14年的随访数据，交叉融合社会科学研究方法，系统评估了COVID-19流行对上海社区老年人认知功能和脑结构的影响。研究发现，经历COVID-19流行加速了社区老年人认知功能下降和脑萎缩，这一影响在已有阿尔茨海默病（AD）病理负担或健康脆弱性的群体中更为明显。

选题背景

COVID-19的全球流行深刻地改变了公共卫生格局，给老年人群健康带来了前所未有的挑战。既往关于COVID-19与老年人认知减退的研究多集中于感染后的住院患者，缺乏对流行前后社区老年人认知变化的长期纵向观察。同时，COVID-19流行所造成的间接影响，如医疗服务受阻、长期社会隔离和心理压力，也可能与潜在的生物学机制相互叠加，从而加速老年人的认知衰退。然而，针对中国社区人群的长期随访证据仍十分有限。作为中国老龄化最为显著的城市之一，上海在COVID-19流行中所呈现出的独特模式，为开展此类研究提供了窗口。

研究内容

本研究基于上海老年队列数据，纳入2010-2012年基线阶段招募的社区居民，并在2014-2024年间进行了持续随访，共覆盖3792名50岁及以上的参与者。研究团队在基线阶段系统收集了人口学资料、病史信息、ApoE基因型以及血浆AD相关生物标志物（包括p-tau217、p-tau181和NfL），并在随访过程中多次开展认知功能评估和脑MRI检查。本研究引入了社会科学研究中常用的事件研究法（Event Study）与双重差分（Difference-in-Differences, DID）模型，评估COVID-19流行对社区老年人认知功能和脑结构变化的影响，致力于实现医学与社会科学研究的深度融合。

▷ 研究设计示意图

研究结果表明，与COVID-19流行之前相比，流行之后社区老年人的认知功能表现更差，总体认知的下降幅度大致相当于提前衰老12年；并且经历过COVID-19流行的老年人认知功能下降的速度更快。进一步分析发现，携带ApoE-ε4基因、存在多种共病、有长期用药史以及血浆p-tau217、p-tau181和NfL水平较高的个体，认知下降尤为明显。这种认知衰退主要体现在总体认知、执行功能和语言功能方面。与此同时，纵向MRI结果显示，经历过COVID-19流行的老年人脑结构萎缩速度更快，具体表现为灰质体积、海马和杏仁核体积以及多处阿尔茨海默病相关脑区皮层厚度的显著减少。

研究意义及展望

本研究依托上海社区老年人长期纵向随访数据，结合社会科学研究思路与方法，提供了COVID-19流行对认知功能和脑结构影响的证据，具有重要意义。研究揭示了经历COVID-19流行显著加速了老年人认知衰退的风险，尤其是在存在AD病理负担和多种慢性病的脆弱群体中表现得更加突出。COVID-19流行对脑健康的不利影响可能不仅源于病毒感染本身，还叠加了社会隔离、心理压力以及常规医疗服务短缺等间接因素的作用。这些发现强调了在未来可能出现的公共卫生危机中，应当及早识别高危老年群体，并为其提供有针对性的干预和保障措施。同时，本研究也为进一步探索社会环境与生物学机制如何交互作用并推动认知功能下降提供了新的研究方向。

▷ 头图由Nano Banana生成

近年来，脑机接口（BCI）技术在神经康复、智能辅助和人机交互领域持续取得突破性进展。最新发表于Advanced Science的研究成果Chronically Stable, High-Resolution Micro-Electrocorticographic Brain-Computer Interfaces for Real-Time Motor Decoding显示，天桥脑科学研究院研究员陶虎（脑虎科技）、毛颖（华山医院）、陈亮（华山医院）等合作开发出一种基于微型高密度脑皮层电图（µECoG）电极阵列的柔性脑机接口系统，实现了长期稳定、高分辨率的实时运动解码。这一创新不仅显著提升了BCI的性能和临床可行性，更为未来神经假肢和智能辅助设备的普及应用奠定了坚实基础。

▷ Zhou E, Wang X, Liang J, Liu Y, Yang Q, Ran X, Xia L, Zou X, Liu C, Sun L, Peng L, Chen L, Mao Y, Wu Z, Tao TH, Zhou Z. Chronically Stable, High-Resolution Micro-Electrocorticographic Brain-Computer Interfaces for Real-Time Motor Decoding. Adv Sci (Weinh). 2025 Sep 6:e06663. doi: 10.1002/advs.202506663.

技术创新：微型高密度柔性电极阵列

传统的脑皮层电图（ECoG）BCI由于制造工艺限制，电极密度和空间分辨率有限，难以实现对复杂运动或言语等高级神经活动的精准解码。同时，设备体积较大，植入时需较大开颅范围，增加了手术创伤和风险。相比之下，µECoG BCI采用了微纳制造技术，将电极密度提升至64倍于常规阵列，达到每平方厘米64个电极，空间分辨率显著增强。柔性超薄电极阵列能够紧密贴合皮层表面，实现高保真度的神经信号采集，同时缩小植入体积，减少对脑组织的干扰和手术风险。

▷ 高分辨率µECoG BCI的结构、长期性能、信号质量、解码准确率及植入后组织学分析

长期稳定性与高性能解码

在为期203天的犬类体内实验中，µECoG BCI系统展现出卓越的长期稳定性和生物安全性。实验结果显示，电极性能仅出现微小衰减，信号质量（信噪比）始终保持在高水平，解码准确率在三维运动各方向均超过0.83，标准差极低，体现出系统的持久可靠性。免疫组化分析进一步证实，植入区域未出现明显神经元丢失或炎症反应，验证了柔性高密度电极的优良生物兼容性。

▷ 多关节运动解码及运动编码空间结构，展示脑区贡献分布、解码轨迹对比及高贡献电极信号优势

解码算法与实时应用

µECoG BCI系统集成了先进的信号处理与解码算法，包括长短时记忆网络（LSTM）和卡尔曼滤波器。通过高伽马频段（70-150Hz）功率谱密度特征提取，结合深度学习模型，系统能够高效解码实际或想象运动的三维轨迹，实现实时运动合成或光标控制。在临床清醒手术中，患者仅需7分钟模型训练，即可通过脑信号操作乒乓球与贪吃蛇等游戏，运动解码准确率接近或达到0.9，展现出与侵入性更高的皮层内电图（iEEG）BCI相媲美的性能，却大幅降低了植入风险。

▷ µECoG BCI临床术中与短期稳定控制，展示实时运动及意象解码表现、训练提升及多任务应用

电极密度与脑覆盖范围的优化

研究系统性探讨了电极密度与脑覆盖范围对解码性能的影响。结果表明，提升电极密度可在不扩大脑覆盖范围的前提下显著提升运动解码精度和稳定性，有助于缩小开颅面积、降低手术创伤。在多关节运动解码实验中，µECoG高分辨率信号揭示了皮层运动编码的细致空间结构，实现了对爪、膝、髋等多部位运动的同步高精度解码。算法分析显示，高贡献电极子集捕捉到更多与运动相关的神经活动，进一步提升了解码效果。

临床前景与行业价值

µECoG BCI系统已在临床手术和短期体内实验中实现了患者通过脑信号自主控制光标、视频游戏、智能家居和轮椅等设备，累计试验时长近20小时，任务复杂度涵盖多目标与多维运动。系统支持快速校准与跨会话应用，适应性强，操作门槛低。其高密度、可扩展的硬件架构为精确病灶定位、皮层功能映射以及未来家庭用神经假肢控制提供了高效解决方案。

结语

微型高密度脑皮层电图脑机接口的开发，标志着BCI技术迈向高分辨率、长期稳定、低侵入性和临床可行性的新阶段。其在神经康复、智能辅助、脑功能研究等领域的应用前景广阔，有望成为推动脑科学与医疗工程融合创新的重要引擎。随着技术的持续完善与临床验证，µECoG BCI有望为运动障碍及神经损伤患者带来更高质量的生活与自主能力，开启智能神经康复新纪元。

中国科学院上海微系统与信息技术研究所、中国科学院大学、上海高等研究院等机构组成的跨学科团队，成功研发出一种生物相容性超柔性电极阵列。该技术不仅解决了传统神经调控工具“电流高、损伤大、精度低”的痛点，更首次构建了可通过人类脑信号直接控制多只小鼠行为的“脑-脑接口系统”，为神经科学研究、神经疾病治疗及跨物种通信技术发展提供了核心解决方案。

双向脑机接口和脑-脑接口

超柔性电极阵列：实现精准、安全的神经调控

神经调控是揭示大脑功能、治疗帕金森病、抑郁症等神经疾病的核心手段，但长期以来受限于技术瓶颈：传统刚性电极需数十至数百微安的刺激电流，且因“刚性材质与软脑组织机械不匹配”，易引发神经元死亡、胶质瘢痕形成，导致调控精度下降；经颅磁刺激（TMS）空间分辨率仅达厘米级，光刺激则需对神经元进行基因修饰，难以实现临床转化。

“如何在精准调控神经活动的同时，最大限度降低对脑组织的损伤？”成为团队攻关的核心目标。研究团队提出的超柔性电极阵列，正是针对这一问题的创新答案。

该超柔性电极阵列通过精密微加工技术制备，核心设计与性能突破体现在三方面：

1. 材料与结构创新，实现“低阈值”调控

电极以金（Au）为基底，表面覆盖铂铱合金（PtIr）涂层，并采用聚酰亚胺（PI）封装，整体厚度仅约5微米——远薄于传统刚性电极。这一设计将电极阻抗从1.57±0.23兆欧（1kHz下）降至0.16±0.02兆欧，大幅提升电流传输效率。

实验显示，仅需4-5微安的刺激电流，即可精准诱导小鼠次级运动皮层（M2）介导的转向行为：刺激右侧M2时小鼠向左转向，刺激左侧M2时向右转向，电流强度较传统刚性电极降低1-2个数量级，从源头上减少了电流对脑组织的潜在损伤。

神经探针和铂铱涂层微电极的特写，以及部分性能测试

2. 多维度验证“高耐久性”，满足长期应用需求

为确保技术的实用性，团队对电极进行了严苛的耐久性测试：

体外电稳定性：经过1000万次双相脉冲刺激后，电极阻抗无显著变化，扫描电子显微镜（SEM）观察显示表面形貌未出现损伤；

机械稳定性：模拟脑组织长期微运动的30分钟超声处理后，电极阻抗保持稳定；

环境适应性：在室温下的磷酸盐缓冲液（PBS，模拟体液环境）中浸泡4周，或在60℃下浸泡4周（等效于人体37℃环境下20周），电极功能始终正常。

3. 生物相容性优异，长期植入“低损伤”

生物相容性是植入式神经器件的核心要求。研究通过两方面验证其安全性：

神经信号稳定性：刺激前后，电极记录的神经元放电率、动作电位波形（峰峰值维持在173.3-192.9微伏）、信噪比（12.5-13.9）均无显著变化，证明电极未影响神经元功能；

组织损伤对比：6个月植入实验显示，传统100微米直径的刚性微丝会在脑组织中形成约100微米的空洞及明显胶质瘢痕，而超柔性电极植入区仅出现极少量胶质细胞聚集，无明显神经元死亡或组织空洞，实现了“微创植入、长期兼容”。

生物相容性测试

拓展脑-脑接口：1人可同时控制2只小鼠，准确率超95%

在超柔性电极阵列的基础上，团队进一步构建了跨物种脑-脑接口（B2BI）系统，实现“人类脑信号→小鼠行为”的直接转化。

实验步骤如下：

1. 信号采集：通过8通道脑电图（EEG）帽，采集人类枕叶的稳态视觉诱发电位（SSVEP）——当人类注视特定频率（8-15Hz）的闪烁图案时，大脑会产生相应频率的电信号；
2. 快速解码：采用深度神经网络对SSVEP信号进行实时解码，网络设计包含时域、频域双分支，推理延迟仅需1.5毫秒，单被试信号解码准确率达98.1%；
3. 行为控制：解码后的信号转化为8种指令（如“LL”代表两只小鼠均左转向、“RR”代表均右转向等），通过超柔性电极刺激小鼠M2区，实现行为控制。

基于人类大脑信号控制小鼠转向的脑-脑接口

实验结果显示，单个人类被试可同时控制2只小鼠，SSVEP信号解码准确率达98.75%，小鼠行为控制准确率更是高达95%-97.5%，首次验证了基于超柔性电极的跨物种多目标脑-脑接口的可行性。

研究意义：为神经科学与临床治疗开辟新路径

该研究的成果不仅在技术上突破了传统神经调控的局限，更具有广泛的应用前景：

1.对神经科学研究：为精准解析特定脑区功能、探索神经网络机制提供了高分辨率工具；

2.对临床治疗：低电流、低损伤的特性，为帕金森病、抑郁症、 神经病理性疼痛等神经疾病的深部脑刺激治疗提供了新方案，有望降低现有治疗的副作用；

3.对脑机接口发展：跨物种脑-脑接口的实现，为未来更复杂的脑机交互（如人与假肢、人与其他生物的信号通信）奠定了基础。