腦機(jī)接口系統(tǒng)的柔性電極概述

腦機(jī)接口(BCI)是近年來(lái)廣泛研究的課題。政府和公司在相關(guān)研究和應(yīng)用方面投入了大量資金。溝通和運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)，心理障礙的治療，游戲以及其他日常和治療應(yīng)用都受益于腦機(jī)接口。電極是腦電活動(dòng)檢測(cè)和傳遞的基本、基本腦機(jī)接口前提的關(guān)鍵。然而，傳統(tǒng)的剛性電極由于對(duì)人體的潛在損害以及信號(hào)質(zhì)量隨時(shí)間下降而受到限制。這些因素使得柔性電極的發(fā)展變得至關(guān)重要和緊迫。近年來(lái)，由柔軟材料制成的柔性電極越來(lái)越受歡迎。這是傳統(tǒng)剛性電極的替代品，因?yàn)樗鼈兙哂懈叩囊恢滦?，具有更高的信噪?SNR)信號(hào)的潛力，并且應(yīng)用范圍更廣。因此，本文探討了柔性電極的最新分類和未來(lái)的發(fā)展方向，以進(jìn)一步促進(jìn)BCI柔性電極的快速問(wèn)世。最后，對(duì)這一學(xué)科的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

# 腦機(jī)接口的電極概述

腦機(jī)接口技術(shù)的前提是在腦與電極之間建立一個(gè)穩(wěn)定的低阻抗接口，以保證腦電信號(hào)的質(zhì)量。無(wú)論采用何種電極，其基本思路都是在提高EEG記錄信號(hào)質(zhì)量的同時(shí)，提高患者的舒適度，盡量減少患者的創(chuàng)傷。因此，電極有可能成為腦機(jī)接口系統(tǒng)的核心組件。

目前收集腦電信號(hào)主要有三種途徑，一是通過(guò)電極技術(shù)實(shí)現(xiàn)。電刺激具有較低的空間分辨率，但它具有較高的時(shí)間分辨率(一般以毫秒為單位)和便攜性，特別是腦深部電刺激(DBS)，它已經(jīng)獲得了FDA批準(zhǔn)用于癲癇治療。電刺激還能實(shí)現(xiàn)閉環(huán)應(yīng)用，即實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口與人腦的雙向信息交互。神經(jīng)調(diào)節(jié)可以通過(guò)電極技術(shù)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)光遺傳學(xué)或磁刺激（TMS）來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些技術(shù)在疾病治療中也發(fā)揮著重要作用。經(jīng)顱磁刺激安全、無(wú)創(chuàng)、有效，但缺乏可移植性。此外，TMS儀器的沉重性質(zhì)阻礙了其閉環(huán)應(yīng)用的潛力。光遺傳學(xué)調(diào)制具有高空間分辨率和高時(shí)間分辨率的優(yōu)點(diǎn)。能夠靶向特定類型的細(xì)胞，并以快速的作用時(shí)間(一般在微秒內(nèi))刺激或抑制神經(jīng)元簇。盡管光遺傳學(xué)在空間和時(shí)間分辨率上具有突出的優(yōu)勢(shì)，但其侵入性仍然限制了其應(yīng)用。如圖2所示。

圖2：電刺激、磁刺激和光遺傳學(xué)的比較

# 柔性電極的優(yōu)勢(shì)

迄今為止，記錄來(lái)自信號(hào)神經(jīng)元的腦電圖信號(hào)需要植入侵入性電極。商業(yè)侵入電極通常由剛性金屬和硅制成，它們可能與腦組織存在生物相容性問(wèn)題，導(dǎo)致感染或?qū)Υ竽X造成傷害。進(jìn)而影響腦電信號(hào)的長(zhǎng)期(3個(gè)月以上)穩(wěn)定測(cè)量。傳統(tǒng)的半侵入電極是由金屬電極如鉑和硅橡膠襯底制成的。由于機(jī)械性能的原因，傳統(tǒng)的半侵入性電極在患者移動(dòng)時(shí)經(jīng)常在皮層表面滑動(dòng)。因此，這些電極不太可能用于長(zhǎng)期植入(超過(guò)3個(gè)月)。目前，最常用的記錄生物信號(hào)和電刺激的無(wú)創(chuàng)電極是Ag/AgCl電極，通常使用鹽水或有益凝膠接觸凹凸不平的表面。然而，這些電極仍然存在一些問(wèn)題，如凝膠制備和參與者的舒適度。

考慮到上述所有缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)柔性電極是必要的。它們可能有潛力解決剛性電極無(wú)法解決的問(wèn)題。柔性神經(jīng)電極被認(rèn)為與腦組織形成兼容的界面，有助于減輕免疫反應(yīng)并實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期記錄的穩(wěn)定性。以聚合物為基礎(chǔ)的柔性電極通常具有更好的柔韌性，可以滿足制造電極的標(biāo)準(zhǔn)。此外，它們還能最大限度地減少頭部運(yùn)動(dòng)和生理運(yùn)動(dòng)的偽像，如呼吸或心臟相關(guān)的血流脈動(dòng)，如果使用剛性電極，這些偽像可能會(huì)造成損害。因此，有必要開(kāi)發(fā)不同種類的柔性電極來(lái)滿足人們的需求，尋求多樣化的界面材料可能會(huì)突破當(dāng)前的瓶頸。研究人員正在努力通過(guò)采用低彈性模量的材料來(lái)提高柔性。本文綜述了柔性電極及其材料的最新進(jìn)展。

# 柔性電極的分類

根據(jù)對(duì)大腦的侵入性，電極可分為侵入性、半侵入性和非侵入性三大類。有創(chuàng)電極和半創(chuàng)電極都是顱內(nèi)電極，需要開(kāi)顱放置電極。侵入式電極直接穿透腦組織軟組織，記錄單個(gè)神經(jīng)元的電壓電位，從而獲得高質(zhì)量的電位值。半侵入性電極被放置在大腦皮層的硬膜外或硬膜下表面，而不是刺入腦組織。根據(jù)電極的位置，非侵入性電極可分為頭皮電極、耳電極和前額電極。放置在耳內(nèi)或耳后的耳腦電圖電極可以并入耳機(jī)，前景廣闊。

當(dāng)涉及到對(duì)柔性電極的額外要求時(shí)，所有BCI電極都追求主要性能，如機(jī)械性能、粘附性和生物相容性。此外，生物可降解性可能在放置和藥物遞送的顱內(nèi)電極中發(fā)揮更重要的作用。

3.1 侵入式電極

侵入式電極在腦機(jī)接口中顯示出巨大的潛力。它們探測(cè)的神經(jīng)活動(dòng)具有廣泛的空間尺度和顯著的解剖多樣性，這使得生物系統(tǒng)和外部電子設(shè)備之間的相互作用成為可能。

近年來(lái)，侵入式電極也向著柔性材料發(fā)展。Lee等人制作了一個(gè)帶有柔性襯底的1024通道穿透硅微針陣列(SiMNA)(圖3a)。它提供了對(duì)大腦運(yùn)動(dòng)的遵從性和詳細(xì)的時(shí)空映射。當(dāng)侵入性電極與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)相結(jié)合時(shí)，它們將成為腦機(jī)接口應(yīng)用中最重要的部分。也許，它們可以用來(lái)恢復(fù)許多疾病引起的生理功能。為了減少侵入性電極對(duì)腦組織的傷害，Opie等人提出了鉑電極陣列（圖3b)。它可以安裝在鎳鈦諾血管內(nèi)支架上，用于神經(jīng)記錄和刺激。

為了模擬神經(jīng)元的生存環(huán)境，Sheng等人利用人工腦脊液(artificial cerebrospinal fluid, ACSF)制備了PEG水凝膠神經(jīng)界面，與其他材料相比，水凝膠由于其靈活性，使其易于符合復(fù)雜的表面結(jié)構(gòu)，更重要的是，水凝膠可以減少電極和神經(jīng)元之間的不相似性，這是另一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。它在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)上都有廣泛的應(yīng)用，在假肢和神經(jīng)疾病的治療中起著關(guān)鍵作用。這種水凝膠的生物相容性比鉑更好，引起的免疫反應(yīng)更少。Park等人提出了一種用于長(zhǎng)期神經(jīng)傳感的混合多功能探針。該微電極陣列由7根錫(Sn)微線包裹在聚醚酰亞胺(PEI)絕緣包層中，然后將其與光纖和微流控通道集成到軟水凝膠基質(zhì)中制備探針。由于聚丙烯酰胺-海藻酸鹽(PAM-Alg)水凝膠具有腦組織柔軟性、生物相容性、生理環(huán)境穩(wěn)定性等特點(diǎn)，因此選擇其作為雜交探針的基質(zhì)。在水凝膠的幫助下，探針可以模擬腦組織，直接插入大腦深層區(qū)域，損傷最小。然而，侵入性電極也有許多缺點(diǎn)，如侵入性手術(shù)、感染風(fēng)險(xiǎn)、出血和長(zhǎng)期記錄時(shí)信號(hào)變差。

侵入性電極的另一個(gè)趨勢(shì)是結(jié)合更多的通道來(lái)記錄來(lái)自小型植入電極的腦電圖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多功能和無(wú)線通信，一些最近的電極設(shè)計(jì)正在接近這些標(biāo)準(zhǔn)，這可以通過(guò)柔性材料、薄膜、纖維等的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。電極通常由金屬、石墨烯、導(dǎo)電聚合物和可拉伸基底構(gòu)成，并結(jié)合各種化學(xué)成分技術(shù)。Neuralink?制造了超細(xì)聚合物線探針，每條線有32個(gè)電極，可以通過(guò)在預(yù)定區(qū)域縫合機(jī)器來(lái)快速植入(圖3e)。

圖3：顱內(nèi)電極。有創(chuàng)電極:a) 32通道SiMNA植入小鼠體感覺(jué)皮層的放大照片;b)支架示意圖;c)用于神經(jīng)顆粒陣列的經(jīng)皮射頻電源和數(shù)據(jù)鏈的概念;d)美國(guó)一角硬幣上的小晶片(插圖顯示用于皮質(zhì)內(nèi)通路的可選后處理集成微線);e) 32個(gè)電極接觸間隔為75 μm的“樹(shù)形”探針。半侵入電極:f)帶有記錄單元的1152通道陣列的照片;g)神經(jīng)網(wǎng)格符合蘭花花瓣的表面

顱外電極(比例尺，5mm)。插圖:256電極NeuroGrid(比例尺，100 μm)的光學(xué)顯微照片。電極尺寸為10 × 10 μm2，電極間距為30 μm; h) 8 cm × 8 cm PtNRGrids(2048個(gè)通道); i) 3mm × 13mm PtNRGrids(1024通道);j)電極在大鼠腦皮層上的放大顯微鏡圖像;k) E4晶須刺激誘發(fā)的ECoG記錄(N = 50，原始);l)柔軟可拉伸的電極柵格。

3.2 半侵入性電極

半侵入電極又稱ECoG電極，可精確定位于大腦表面，易于與大腦曲面貼合，具有更高的空間分辨率和更大的接觸面積。最近，多通道ECoG電極陣列已經(jīng)被制造出來(lái)，它由數(shù)百個(gè)通道組成，從而產(chǎn)生高空間分辨率(圖3f)。Neurogrid是4微米薄的基于聚苯乙烯的ECoG電極，由256個(gè)記錄位點(diǎn)組 (圖3g)。ECoG 不穿透腦組織，因此引起的感染和免疫反應(yīng)較少。同時(shí)，它比無(wú)創(chuàng)電極提供更好的信號(hào)質(zhì)量。由于這些優(yōu)點(diǎn)，柔性ECoG陣列在生物醫(yī)學(xué)診斷和腦功能研究中發(fā)揮了重要作用，如癲癇、慢性疼痛和腦腫瘤等需要精細(xì)空間分辨率的腦功能。

此外，信噪比和空間分辨率是評(píng)估電極的最關(guān)鍵特征。為了提高信號(hào)質(zhì)量，減少干擾，提出了超薄(30 μm)高空間分辨率的微電子皮質(zhì)圖(μECoG)，該技術(shù)可以收集來(lái)自大腦多個(gè)區(qū)域的大量數(shù)據(jù)，并已廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)和言語(yǔ)神經(jīng)假體。ptnrgrid由嵌入6.6 μ m厚的聚對(duì)二甲苯襯底的30 μ m觸點(diǎn)組成，可提供數(shù)千個(gè)通道，范圍從1024到2048(圖3h-k)。[76a]該研究以1mm空間分辨率確定了接受癲癇手術(shù)的患者癲癇放電的空間擴(kuò)散和動(dòng)態(tài)。ECoG電極的發(fā)展趨勢(shì)是結(jié)合多層結(jié)構(gòu)的靈活性和輔助功能，同時(shí)最大限度地減少侵入性和損傷(圖21)。[76a, 80]最重要的是，襯底材料的發(fā)展使得大腦和電極之間具有相似的機(jī)械性能、更好的生物相容性、更強(qiáng)的粘附性和更低的阻抗。

3.3 非侵入性電極

目前，非侵入性電極已成為神經(jīng)科學(xué)研究和娛樂(lè)應(yīng)用的首選和有用工具。非侵入性電極的主要問(wèn)題是缺乏空間分辨率，然而科學(xué)家已經(jīng)探索了許多解決方案，例如最小化電極的尺寸和增加電極的數(shù)量。

圖4：a)具有實(shí)時(shí)腦電圖測(cè)量能力的便攜式耳機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。b)由(i) AgNWs/CNTs/PDMS， (ii)由金層覆蓋的導(dǎo)電互連層和(iii)支撐記憶泡沫組成的人造耳塞的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和元件圖像;c)比較了商用濕式Ag/AgCl電極和干式AgNWs/CNTs/PDMS電極的皮膚和電極接觸阻抗電性能;d) BrainStatus電極放置;e)測(cè)量裝置和接觸阻抗，電極尺寸約為直徑1cm (30 Hz);f)柔性微針陣列演示;g)柔性微針陣列電極圖像;h)鍍銀聚合物刷毛原型;h)鍍銀聚合物刷毛原型;i)最終Ag/AgCl涂層PU電極照片;j)為不同邵氏硬度值和兩種電極位置繪制的阻抗低于1.3 MΩ時(shí)所需的最小法向力箱線圖。

非侵入性電極可以根據(jù)放置的位置分為不同的類別。這三種電極分別是頭皮電極、耳電極和前額電極。電極放置的不同位置決定了制造電極的策略。頭皮電極是一種穿透發(fā)層以保持電極與皮膚界面穩(wěn)定的電極。由于放置過(guò)程的不同，它們的設(shè)計(jì)中應(yīng)用了不同的材料和結(jié)構(gòu)。V?r?s等人受蚱蜢腳的啟發(fā)，推出了由導(dǎo)電聚合物制成的具有致密微柱的自粘軟電極。該結(jié)構(gòu)有助于更好的皮膚接觸和更低的阻抗。Wang等人提出了一種多孔陶瓷基半干電極，具有幾個(gè)尖端，可以連續(xù)釋放電解質(zhì)液體。Liu等人提出了一種帶有彈簧探頭的鉑涂層電極，彈簧探頭提供適當(dāng)?shù)膲毫?，使電極與皮膚安全接觸。這種不破壞皮膚的特性使耳電極能夠快速安裝，并使其有機(jī)會(huì)與耳機(jī)和助聽(tīng)器集成。它通常被放置在耳道內(nèi)、耳廓上或耳后。然而，這也給記錄EEG信號(hào)的一致性質(zhì)量和空間分辨率帶來(lái)了問(wèn)題。多年來(lái)，已經(jīng)提出了多種方法來(lái)提高其與耳朵不平整表面接觸的能力，例如使用紋身紙、耳膠、耳機(jī)或耳塞(圖4a-c)。

前額電極被放置在前額表面來(lái)記錄腦電圖信號(hào)。由于沒(méi)有毛發(fā)，表面相對(duì)平坦，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本效益高的電極可以很容易地與皮膚接觸并保持穩(wěn)定的阻抗。由于這些特性，紡織和柔性薄膜在這一領(lǐng)域具有很大的優(yōu)勢(shì)，可以與頭帶集成在一起，用于日常使用或應(yīng)急監(jiān)測(cè)?？紤]到這一點(diǎn)，Shu用一種用于前額的多層紡織材料，而Golparvar等人則開(kāi)發(fā)了基于石墨烯的電子紡織品(電子紡織品)，并結(jié)合了日常使用的頭帶。Lepola等人開(kāi)發(fā)了一種獨(dú)特的一次性屏幕印刷EEG電極組，由水凝膠涂層電極組成，用于無(wú)意識(shí)患者，可以進(jìn)行MRI和CT成像，而不會(huì)產(chǎn)生偽影(圖4d,e)。前額電極在制備時(shí)間和便攜性方面已經(jīng)顯示出其優(yōu)勢(shì)。

無(wú)創(chuàng)電極又可進(jìn)一步分為濕電極、半干電極和干電極。濕電極通常是用于EEG記錄的主要電極，而半干電極是結(jié)合濕電極和干電極的優(yōu)點(diǎn)制成的電極類型。干電極具有許多優(yōu)點(diǎn)，如便攜性，自由制備和連續(xù)監(jiān)測(cè)能力。

3.3.1 干電極

與商業(yè)濕電極和半干電極相比，柔性干電極是潛在的替代品。這些在臨床，研究和日常應(yīng)用中提供很少或沒(méi)有傷害，操作方便，設(shè)置快速，舒適，長(zhǎng)期，穩(wěn)定和準(zhǔn)確的記錄。干電極的主要問(wèn)題是電導(dǎo)率低電極。由于缺乏電解質(zhì)，干電極通常具有高接觸阻抗，并且對(duì)人體運(yùn)動(dòng)敏感。微針陣列電極(MAE)的引入解決了這些問(wèn)題。它可以很容易地穿透角質(zhì)層，降低阻抗，減弱運(yùn)動(dòng)偽影的影響。與硅、不銹鋼、銅等剛性襯底相比，基于柔性襯底的MAE能夠與彎曲的表面保持穩(wěn)定的接觸。Wang等人開(kāi)發(fā)了一種基于聚苯乙烯的柔性MAE, Srivastava等人提出了一種基于柔性聚合物光潔膠(SU-8)的MAE，用于長(zhǎng)期記錄生物電位。最重要的是，這種靈活性使電極具有多功能和廣泛的應(yīng)用，關(guān)鍵在于襯底材料。Chen等人制造了柔性聚合物基干電極，沒(méi)有受試者報(bào)告不適。為了更好地實(shí)現(xiàn)皮膚與電極的接觸，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多新的干電極結(jié)構(gòu)，如梳狀電極、柱狀電極、刷毛電極、針狀電極等(圖4f-h)。Fiedler等人提出了一種柔性多針形電極，并證明其能夠在2N的作用力下保持良好的磨損舒適性，同時(shí)襯底邵氏硬度為a90(圖4i, j)。

3.3.2 半干電極

半干電極的原理是在電極內(nèi)部放置一個(gè)儲(chǔ)液罐，不斷地向頭皮釋放電解液，而不是使用凝膠或鹽水浸泡的泡沫來(lái)降低阻抗。半干電極可以分為三類，一種是通過(guò)壓力釋放電解質(zhì)，第二種是通過(guò)毛細(xì)管力，第三種是有能力給電解質(zhì)充電。對(duì)于第一類，Xing等人提出了一種微滲透電極，該電極由三條由PU海綿制成的柔性腿組成，在操作過(guò)程中滲透到毛發(fā)中并不斷釋放出電解質(zhì)(圖5a)。雖然半干電極已經(jīng)有了一定的發(fā)展，但適當(dāng)和均勻地施加壓力以釋放電解質(zhì)并提高長(zhǎng)期可靠性還需要進(jìn)一步研究。超多孔水凝膠(SPH)是一種理想的電解質(zhì)保液材料。SPH具有多孔親水性交聯(lián)結(jié)構(gòu)，可通過(guò)毛細(xì)力吸收高達(dá)自身重量數(shù)百倍的含水流體，并且可以通過(guò)材料設(shè)計(jì)和制造來(lái)調(diào)節(jié)電解質(zhì)的釋放速度。結(jié)合快速設(shè)置、質(zhì)量穩(wěn)定和用戶友好等優(yōu)點(diǎn)，提出了“充放電”電解質(zhì)概念(圖5b)。Li等人提出了一種新型的低阻抗聚丙烯酰胺/聚乙烯醇超多孔水凝膠(PAM/PVA SPH)半干電極(圖5c, d)。通過(guò)在電極腔內(nèi)冷凍聚合，聚合PAM/PVA SPH作為電解液儲(chǔ)液池，在數(shù)秒內(nèi)吸收鹽水，并不斷將鹽水排出頭皮。

3.3.3 濕電極

目前，傳統(tǒng)的凝膠電極或濕電極如Ag/AgCl電極已廣泛應(yīng)用于腦機(jī)接口應(yīng)用，并被認(rèn)為是記錄腦電信號(hào)的金標(biāo)準(zhǔn)。凝膠或鹽水作為導(dǎo)電金屬電極和人體皮膚之間的緩沖層。它含有大量的電解質(zhì)，使電極能夠與不平整的皮膚表面實(shí)現(xiàn)有效的接觸和粘附。這使得EEG信號(hào)可以不間斷地接收或傳遞。在腦電圖記錄過(guò)程中，濕電極可以容忍一些身體運(yùn)動(dòng)，也可以穿透頭發(fā)形成穩(wěn)定的電子/離子界面。然而，使用Ag/AgCl濕電極設(shè)置耗時(shí)且繁瑣，并且在長(zhǎng)期記錄中不舒服且不穩(wěn)定。因此，對(duì)新的濕電極有幾個(gè)要求，包括合適的導(dǎo)電性和機(jī)械性能，保持流體的能力，可重復(fù)使用和易于制備。為了克服傳統(tǒng)凝膠電極的缺點(diǎn)，如引起皮膚刺激和隨著時(shí)間的推移信噪比下降，Saadatnia等人提出了一種基于導(dǎo)電氣凝膠膜的新型濕電極(圖6a)。制備的電極由作為導(dǎo)電填料的多壁碳納米管和作為生物相容性聚合物的纖維素納米晶體和纖維組成。由于其多孔結(jié)構(gòu)和快速濕處理，它使水的高吸收率和方便使用。此外，不同種類的聚合物，特別是水凝膠，已經(jīng)被探索，這可能提供解決問(wèn)題的可能性，同時(shí)保持優(yōu)勢(shì)(圖6b)。

圖6。a)用于濕電極的濕制薄膜的柔韌性和成型能力;b)電子紡織品貼片的示例，該貼片具有一組集成粘合劑水凝膠電極，可從皮膚上分離;c)毛狀部位組裝的爪狀電極產(chǎn)品;d)仿生彈性體-水凝膠集成體(EHI)的化學(xué)結(jié)構(gòu);e)導(dǎo)電雙網(wǎng)狀水凝膠的分子結(jié)構(gòu)。

半干或干電極需要外部壓力才能與頭皮形成穩(wěn)定的接觸和較低的阻抗，相比之下，水凝膠提供了良好的接觸和足夠的電解質(zhì)，可以很容易地解決這個(gè)問(wèn)題。水凝膠的另一個(gè)特點(diǎn)是柔韌性或可拉伸性，這使得它能更好地貼合皮膚。水凝膠的高導(dǎo)電性和柔韌性以及大的接觸面積保證了高信噪比的腦電信號(hào)。SHENG等人提出了一種柔軟的離子水凝膠爪狀電極，該電極可以穿透頭發(fā)并實(shí)現(xiàn)較低的接觸阻抗(圖6 c)。PAM-NaCl離子水凝膠用于接觸金屬(Ag/AgCl)電極，具有良好的柔韌性和導(dǎo)電性，同時(shí)取代了傳統(tǒng)的凝膠。Liu等人開(kāi)發(fā)了一種基于彈性和可拉伸彈性體-水凝膠集成(EHI)的傳感器，通過(guò)皮膚仿生學(xué)來(lái)檢測(cè)身體運(yùn)動(dòng)和電信號(hào)。EHI能夠提供足夠的粘附力，克服運(yùn)動(dòng)偽影的敏感性。此外，透明、水穩(wěn)定性、抗凍性、不干燥性、抗菌性、免疫逃避性和自愈性等其他特性為水凝膠電極提供了更多的可能性。因此，水凝膠具有較低的界面阻抗、穩(wěn)定的接觸和更好的用戶友好性，是制造柔性多功能電極的最有前途的材料之一。這些特性為水凝膠提供了長(zhǎng)期便攜式腦機(jī)接口應(yīng)用的可能性。

# 總結(jié)和展望

最近柔性電極的巨大進(jìn)步在安全、便攜、用戶友好、高效的腦機(jī)接口應(yīng)用中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。但柔性電極仍有許多挑戰(zhàn)需要解決。首先，簡(jiǎn)單、廉價(jià)、大規(guī)模的制造方法來(lái)生產(chǎn)商業(yè)化或定制電極對(duì)于侵入式和非侵入性電極都是必不可少的。此外，可靠、便攜和簡(jiǎn)單易用的BCI系統(tǒng)對(duì)于日常應(yīng)用是必不可少的。盡管在實(shí)現(xiàn)便攜式、安全的腦機(jī)接口的道路上還存在許多障礙，但它仍然具有廣闊的前景。柔性腦機(jī)接口電極是最基本的硬件之一。無(wú)論使用何種電極，其主要目標(biāo)都是傳輸腦電圖信號(hào)，以搭建人與機(jī)器之間的橋梁，深入了解其機(jī)制，最終提高人們?cè)谏窠?jīng)功能障礙方面的生活質(zhì)量，柔性電極在材料、制作方法、襯底等方面還需要不斷的探索和發(fā)展。我們希望未來(lái)的研究能夠提供更多令人興奮的想法和靈感，使柔性腦接口電極具有更突出的性能。

原文：flexible electrodes for brain-computer interface system

—— End ——