科研團隊成功研發出一種超微型神經植入裝置，其體積比沙粒更小，長僅300微米、寬70微米。這款名為微尺度光電無線電極（MOTE）的設備，不僅能對實驗鼠大腦進行長達一年的持續監測，還可通過無線方式穩定傳輸神經電信號數據。相關研究成果已發表于國際權威期刊《自然·電子學》。
實驗顯示，植入實驗鼠大腦的MOTE設備在持續運行一年后，仍能保持穩定的數據傳輸能力。受試動物未出現任何異常行為或健康問題，證明該裝置具有優良的生物相容性。研究團隊進一步驗證發現，當將MOTE置于培養皿中的心肌細胞表面時，設備能準確記錄細胞電活動信號，并在添加藥物改變心率后，同步捕捉到信號頻率的相應變化。
在神經信號監測方面，MOTE展現出卓越性能。當研究人員用物體觸碰實驗鼠胡須時，設備立即捕捉到大腦皮層神經元的快速電活動變化。該裝置不僅能記錄單個神經元的動作電位，還可同時監測局部神經元群體的同步活動，完整呈現大腦特定區域的整體功能狀態。
傳統神經監測技術存在明顯局限。有線電極裝置會限制動物活動自由度，長期使用可能導致腦組織損傷；無線設備則因體積較大，難以適應實驗鼠微小的大腦結構。MOTE的創新之處在于其突破性的能源供給與數據傳輸方案——通過外部紅色激光照射，設備內置的光伏板將光能轉化為電能，實現無電池運行；數據傳輸則采用紅外光脈沖編碼，如同發送光信號密碼般完成信息傳遞。
這款米粒級設備內部集成了完整的微型電路系統。其核心CMOS芯片具備三重功能：首先作為信號放大器，可將微弱的腦電信號增強至可檢測水平；其次作為編碼器，采用脈沖位置調制技術將信號轉換為高效光碼；最后作為驅動器，確保光信號能穿透腦組織被外部設備接收。研究團隊特別采用原子層沉積技術，為設備包裹了比細菌更薄的防護涂層，有效抵御腦內潮濕環境的侵蝕。
針對強光可能干擾芯片工作的問題，研發團隊采用金屬屏蔽設計，僅保留電極接觸點和光電轉換模塊暴露在外。這種特殊構造使MOTE成為首個能在核磁共振掃描過程中同步采集腦電信號的植入設備，為腦科學研究和臨床診斷開辟了新途徑。
實驗驗證表明，MOTE不僅能精準監測神經活動，還可擴展應用于其他生物系統。研究人員已成功用其記錄心肌細胞電活動，未來計劃將其植入實驗鼠肌肉組織監測運動功能。由于完全不含金屬導線，該設備可與核磁共振設備兼容使用，實現腦電信號采集與腦部影像的同步獲取。
目前研究團隊正開發適用于自由活動動物的追蹤監測系統，通過優化光源定位和信號接收裝置，提升設備在實際應用場景中的性能。這項突破性技術不僅為腦機接口研究提供新工具，更可能推動癱瘓康復治療、抑郁癥等腦部疾病診療方式的革新。其微型化設計理念還可延伸至脊髓等組織監測，甚至嵌入人造顱骨板實現長期在體監測。
