腦機接口（BCI）技術(shù)近年來受到廣泛關(guān)注，各國政府和企業(yè)對相關(guān)研究和應用進行了大量投資。在未來，恢復患者溝通和運動功能，治療精神類和神經(jīng)類疾病，游戲以及其他日常和醫(yī)療應用都將受益于BCI的發(fā)展進步。BCI技術(shù)的關(guān)鍵是利用電極進行腦電活動檢測和傳遞。然而，傳統(tǒng)的剛性電極由于楊氏模量不匹配、對人體的潛在損害以及信號質(zhì)量隨時間推移而下降而受到限制。這些因素使得柔性電極的開發(fā)變得至關(guān)重要。近年來，由柔性材料制成的腦電電極作為傳統(tǒng)剛性電極的替代品越來越受歡迎，因為它們具有更廣的順應性、更高信噪比（SNR）信號獲取潛力和更廣泛的應用范疇。因此，這篇綜述總結(jié)了這一領(lǐng)域最新進展，探討了制造這些柔性電極的分類和未來發(fā)展方向，以進一步促進柔性BCI電極的發(fā)展。
Figure 1. Timeline of the development of brain projects around the world.
在BCI電極制造工藝方面，傳統(tǒng)材料和制造工藝限制了具有高性能、高電極密度和其他特色的柔性電極的開發(fā)。柔性電極通常由有導電材料和柔性基底材料組成。近年來，柔性電極制造工藝得到了顯著改進。大多數(shù)電極材料、制造方法和柔性基底材料可同時用于制造顱內(nèi)和顱外電極。同樣值得注意的是，微機電系統(tǒng)技術(shù)和微細加工在制造顱內(nèi)電極方面可能具有巨大的優(yōu)勢，特別是對于ECoG電極，這可能有助于增加電極密度和提高空間分辨率。當涉及柔性電極的其它材料性能要求時，顱內(nèi)和顱外電極均追求較好的機械性能、粘附性能和生物相容性。
Figure 4. Some electrodes with biodegradability and multifunctional electrodes.
盡管開發(fā)便攜且安全的BCI柔性電極仍存在許多障礙，但它仍然擁有光明的未來。基于柔性電極的BCI技術(shù)已經(jīng)通過腦控運動和語言功能以及治療各種神經(jīng)和認知障礙來體現(xiàn)其價值。此外，物聯(lián)網(wǎng)也是BCI的藍海。尤其是在元宇宙方面，BCI是未來元宇宙與人類之間的交互渠道，是吸引人們的完美方式。在BCI技術(shù)的幫助下，信息可以隨時隨地無縫傳達。與運動控制或語音控制相比，它提供了更多的便利、隱私和可能性。它不僅可以影響人類的感官信息，還可以直接將物理信息傳達給大腦，改變?nèi)祟惖慕涣鞣绞健Ｋ赡苁窃钪娴慕K極形式。此外，將大腦上傳到云端，在數(shù)字空間中創(chuàng)建意識、情感和記憶，可能會提供一種實現(xiàn)精神永生的方法。如果人體的感覺器官和四肢冬眠或冷凍，只保留大腦的活動，可以減少其他疾病的損害和影響，同時也可以用有限的能量和資源延長大腦的壽命。
BCI的商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化仍然需要材料科學、神經(jīng)科學、計算機科學、工程學和其他學科之間的合作。柔性電極作為BCI最重要的硬件之一，無論使用什么電極，主要目標是傳輸腦電信號，以便在人與機器之間架起橋梁，更深入地了解其機制，并改善人們的生活質(zhì)量。利用不同類型的電極將是未來提供更好的信號的趨勢。有創(chuàng)和非侵入性腦電圖檢測方法將長期共存并相互學習。同時，在材料、制造方法和基底材料方面仍需不斷探索和開發(fā)。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202211012
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