文／記者王聖志、朱筱、鄭生竹

全球腦機接口正處於邁向規模化應用的關鍵窗口期。鄭海榮帶領團隊在神經活動精準成像、無創超聲神經調控等關鍵方向取得突破性成果。



中國科學院院士、南京大學常務副校長鄭海榮長期深耕高端醫學成像設備研發、無創腦成像與調控領域等，牽頭創建醫學成像科學與技術系統全國重點實驗室，率先提出並系統驗證「無創腦機接口成像」技術理念與體系，帶領團隊在神經活動精準成像、無創超聲神經調控等關鍵方向取得一系列突破性成果，為腦機接口技術的創新發展開闢全新路徑。

二○二五年，鄭海榮牽頭創立南京大學腦機接口研究院，聚焦腦神經成像、腦訊息解碼和量子測量器件等方向開展創新研究，相關成果已應用於中風、阿茲海默症等重大腦疾病診療康復。圍繞腦機接口技術如何從理解大腦到「對話」大腦，從功能修復到意念交流和腦際通訊，最終實現碳基智慧與硅基智能深度融合等前沿問題，鄭海榮接受了記者專訪。

從理解到對話大腦

記者：目前腦機接口有哪幾種技術路徑，無創超聲神經調控技術有何特點和優勢？

鄭海榮：目前腦機接口主要有三種技術：侵入式、半侵入式和非侵入式。侵入式透過外科手術將微型電極植入大腦皮層或深部核團，可直接記錄神經元電活動，信號最精準，但創傷大；半侵入式將電極植入顱腔內但不穿透腦組織，兼顧信號質量與安全性平衡；非侵入式透過穿戴設備從頭皮表面採集腦電信號，最安全且易廣泛普及，但存在信號噪音大、易受干擾等缺陷，依賴極靈敏傳感器測量的發展和腦機接口大模型的精確計算。

侵入式方案屬於有創技術，存在電極使用壽命有限、只能讀取局部腦區信號等現實問題。此外，大腦經過漫長進化形成的精密防禦系統，會本能地對體內植入物產生免疫排斥反應，導致電極性能隨時間推移顯著衰減甚至失效。那麼如何在不破壞大腦這一精妙的生物系統的前提下，實現與大腦的高效、精準「對話」？

基於前期在醫學成像領域的研究，我們發現可藉助超聲這種機械波，無創刺激顱內深部腦區，達成精準調控、雙向讀寫等目標。其核心思路是不再試圖採用傳統物理電極「刺入」或「貼近」神經元的模式獲取信號，而透過光聲電磁成像等外部物理手段，在不破壞顱骨等天然屏障的前提下，對全腦神經訊息進行「讀取」乃至「寫入」。

在持續探索過程中，我們還進一步發展了全腦皮層的神經影像技術，創造性提出「神經打印機」概念。其核心原理是利用超聲、光、磁等物理場，無創調控大腦中的奈米級離子通道，實現外部訊息向大腦的「寫入」。這一技術不僅有望為癲癇、憂鬱症等疾病的治療提供全新路徑，更有望重塑人類獲取知識的方式。目前，該技術已在動物實驗中取得初步突破，實現了對老鼠特定記憶和行為的調控。

建構大腦的GPS

記者：您帶領團隊在腦研究和腦調控等方面取得了哪些突破？

鄭海榮：十多年前，我們在攻關高場核磁共振設備時，意識到成像技術或許將成為腦機智能領域的核心支撐，便將研究觸角延伸至超聲神經調控、無創腦機接口成像等前沿領域，率先提出並驗證無創超聲輻射力神經調控全新技術路線，逐步構建起從基礎理論、核心器件、智能系統到臨床轉化的全鏈條自主創新體系，一定程度上實現了從技術源頭創新到落地應用的突破。未來腦機接口可能是以智能眼鏡、耳機或頭戴帽形式出現，或可透過數百萬通道光纖或聲學神經信號穿戴式測量與調控的腦機接口系統實現訊息互聯、訊息存儲和通訊。

在基礎理論層面，團隊破解了超聲波精準穿透顱骨並安全調控深部腦區的核心科學難題，透過系統性的理論建模與測試，在非人靈長類動物模型上率先完成該技術長周期的有效性與安全性驗證，為後續臨床轉化奠定科學基礎。

在核心器件領域，團隊攻克長期被國外壟斷的高密度面陣列換能器這一「卡脖子」技術。作為無創超聲神經調控的核心硬件，該器件負責聲波信號的精準發射與聲輻射力能量調控，其性能直接決定腦調控的作用深度與聚焦精度。我們實現了從底層壓電材料到精密製造工藝的自主研發，使核心換能器的電聲轉換效率、穿顱能力等關鍵性能指標全面超越國際同類產品，為高效、精準的無創深部腦調控提供硬件支撐。

在智能系統方面，團隊研發出大陸首套千通道級智能神經調控系統，其核心創新點在於將複雜的聲場校正算法與多模態影像導航技術深度融合，構建起如同「大腦GPS」般的可視化精準定位與動態追蹤體系，解決了傳統電磁刺激存在的範圍彌散、深度不足的缺陷，也從源頭規避了植入式療法的創傷風險。