美国首次通过Micro LED无创光遗传技术，开辟“脑机互连”时代
正好看到了财联社12月11日的报道，说美国哥伦比亚大学、斯坦福大学及宾夕法尼亚大学研究团队联合宣布，一种名为皮层生物界面系统（BISC）的全新脑机接口已经问世，展现出变革性的临床潜力。这种脑机接口是一款如纸般轻薄的单芯片植入体，速度远快于当今最先进的脑机接口，可实现大脑与人工智能（AI）的高速无线连接，为治疗多种神经系统疾病带来了新的曙光，相关论文发表在新一期《自然·电子学》杂志上。然后就看到了MicroLED在这块的应用，属于MicroLED继显示、光通信和光互联后的一个新空间了，密切的研究成果逐步出来，一定程度上这个领域有确定性的方向在开展了。
本文转自公众号Ai应用说
$华灿光电(SZ300323)$ $赛诺医疗(SH688108)$ $创新医疗(SZ002173)$ 在可穿戴与植入式医疗设备不断刷新边界的当下，MicroLED技术正从显示领域跨越到神经科学及医疗应用的前沿。日前，美国西北大学科研团队在《自然·神经科学》（Nature Neuroscience）发表最新研究，展示了一款基于MicroLED阵列 的无线、无创光遗传学设备，能够绕过人体感官通路，将信息直接用光编码送入大脑，为假肢感觉反馈、疼痛调控、神经康复、脑控机器人肢体等医疗场景打开全新可能。
注：《自然·神经科学》（Nature Neuroscience）是神经科学领域的国际顶级学术期刊之一，在学术界与产业界均享有极高声誉，属于该领域的“旗舰刊”，常被视作衡量神经科学研究水平的重要标志，专注于发表神经科学各领域的高质量原创研究，涵盖分子、细胞、系统、认知、计算以及临床神经科学等方向，属于该领域的“旗舰刊”。
一、从显示到医疗：MicroLED 的跨界突破
MicroLED 素以高亮度、低功耗、微型化著称，在消费电子显示领域被视为下一代面板技术，同时近期基于低功耗与高可靠性的优势，在光通信、光互联领域也大放光彩。近期，美国西北大学的研究首次将其阵列化、柔性化、无线化特性深度应用于神经接口，实现了经皮光遗传刺激——即通过柔软贴合颅骨表面的 MicroLED 阵列，将精确光模式经骨骼传导至大脑皮层，激活经基因改造后对光敏感的神经元。
项目负责人、神经生物学家 Yevgenia Kozorovitskiy 指出：“我们的大脑不断将电活动转化为体验，而这项技术让我们直接参与这个过程。它可创建全新信号，观察大脑如何学习使用它们，离恢复因伤病丧失的感官能力更近一步。”
二、技术亮点：64 通道可编程、无创贴合、无线实时控制
相比早期光遗传研究依赖光纤、限制动物活动，新的无创光遗传平台实现三大关键突破：
高通道数：由 64 个 MicroLED 组成阵列，每个尺寸堪比发丝，可独立实时编程频率、强度与时间序列，生成几乎无限的模式组合，模拟自然感官激活的分布式皮层网络。
无创贴合：设备大小如邮票、厚度低于信用卡，柔软灵活，置于头皮下方、颅骨上方，无需开颅或穿透脑组织，仅靠骨骼传导红光激活深层神经元。
无线与可植入：与无线控制模块集成，可实时编程且完全置于皮下，不影响动物自然行为；摆脱传统电线与外部笨重硬件束缚。
生物电子学专家 John A. Rogers强调：“开发这种设备需重新思考如何以微创且完全可植入的方式向大脑提供模式化刺激。这是构建无需繁琐连线即可与大脑交互设备的重要一步。”
Silicone（硅胶):最外层保护层，提供柔软性和生物相容性。
Parylene-C:一种高分子涂层，具有优异的绝缘性、化学稳定性和生物兼容性，常用于医疗设备封装。
Electronics（电子元件）:包含微处理器、存储器、传感器等核心电子元器件。
Polyimide/Polyester（聚酰亚胺/聚酯）:柔性基板材料，支撑整个电路结构，具有良好的热稳定性和机械强度。
Copper（铜）：导电线路，用于传输电信号。
Multilayer serpentine（多层蛇形线）：通过蛇形弯曲设计，增加导线长度以适应拉伸变形，同时保持电气性能。
FOD（Flexible Optical Device，柔性光学器件）：集成有MicroLED阵列（μ-ILEDs），用于发光或光信号传输。
MicroLED（μ-ILEDs）：微型发光二极管阵列，是该器件的核心功能单元。
研究团队在经基因改造的小鼠皮层神经元上开展实验：植入设备后，通过不同 MicroLED 模式向四个皮层区域发送光脉冲，小鼠在训练中迅速学会识别目标模式，并在实验舱中选择对应端口获取奖励。Kozorovitskiy 解释：“动物无法用语言表达感知，但它们通过行为证明接收到了信息。”
这表明，大脑可将模式化光刺激解读为有意义的信号，并据此决策——为人工感知与脑—机接口奠定生理学基础。
三、医疗应用前景：从感官重建到无痛调控
研究结果列举了该技术在医疗领域的巨大潜力：
假肢感觉反馈：为假肢使用者重建触觉、温度等感知通道；
人工视听假肢：直接向大脑视觉或听觉皮层提供刺激，绕过受损感官器官；
非药物疼痛管理：在不使用阿片类或全身性药物情况下，通过调控疼痛相关神经活动实现镇痛；
神经康复：促进中风或外伤后皮层功能重建与重塑；
脑控机器人肢体：实现高精度、低延迟的运动控制。
未来迭代方向包括增加MicroLED数量、缩小间距、扩大皮层覆盖范围，以及采用穿透更深的光波长，以增强空间分辨率与刺激深度。
该项研究为MicroLED 医疗化开辟了全新赛道，MicroLED 从显示面板跨界到植入式神经接口，显著提升其单位面积功能密度与能耗效率，为高精度医学光刺激提供硬件基础。全球神经退行性疾病、脊髓损伤、截肢人群庞大，对感官重建与无创脑机接口需求迫切；光遗传学结合 MicroLED 可避开传统电极植入的损伤与感染风险，商业化潜力巨大。
短期看，该技术首先在基础神经科学研究与动物模型中验证；中长期可衍生出面向人类的微创可植入设备，吸引医疗设备巨头与神经工程创业公司投入。尽管目前仍处于科研验证阶段，但该成果标志着 MicroLED 在医疗领域的新应用范式——从“照亮屏幕”到“点亮大脑”，为人类健康与脑科学发展提供全新工具。
四、结语：让大脑直接“看见”与“感受”人工世界
西北大学的 MicroLED 无创光遗传平台，不仅是一项神经科学突破，更预示着一个由光直接编码感知、大脑与机器无缝对话的医疗新时代。随着阵列规模、穿透深度与模式复杂度的提升，未来医生或可为患者“写入”人工触觉、视觉与痛觉，让失去的感官在光与电的协奏中重生。
在 MicroLED 产业寻求新增长曲线的背景下，医疗神经接口无疑是一片值得重点关注的蓝海——其技术壁垒高、临床价值大，一旦跨过转化门槛，将为 MicroLED芯片制造商、医疗设备商与生物技术公司带来长期红利。
投资热点：涉及 MicroLED 芯片微缩与阵列化、柔性生物电子封装、无线能量传输与低功耗控制芯片、光遗传学基因疗法配套等交叉领域，有望形成新的产业链集群。