นักวิทยาศาสตร์จีนพัฒนาอิเล็กโทรดสมองแบบยืดหยุ่น แก้ปัญหาอุปสรรคสำคัญของเทคโนโลยีควบคุมด้วยความคิด

ความก้าวหน้าครั้งสำคัญใน Nature Electronics

นักวิจัยจีนพัฒนาไมโครอิเล็กโทรดแบบยืดหยุ่นที่ปรับตามการเคลื่อนไหวตามธรรมชาติของสมองได้แบบพลวัต นับเป็นการแก้อุปสรรคทางเทคนิคสำคัญที่ขัดขวางการนำอินเทอร์เฟซสมองกับคอมพิวเตอร์แบบฝังในร่างกายมาใช้ทางคลินิกมาอย่างยาวนาน ผลงานนี้นำโดยฟาง อิง จากสถาบันวิจัยสมองแห่งชาติจีน กรุงปักกิ่ง และเผยแพร่ในวารสาร Nature Electronics เมื่อวันที่ 6 กุมภาพันธ์ 2026 นวัตกรรมนี้ตอบโจทย์ความท้าทายพื้นฐานด้านเทคโนโลยีประสาท แม้อิเล็กโทรดแบบยืดหยุ่นทั่วไปจะโค้งงอได้ แต่ไม่สามารถยืดออกได้ ข้อจำกัดนี้ทำให้อิเล็กโทรดร่นออกจากเนื้อเยื่อประสาทเมื่อสมองเต้นตามจังหวะการเต้นของหัวใจหรือขยับตำแหน่งภายในกะโหลก อิเล็กโทรดสถาปัตยกรรมใหม่นี้ใช้รูปทรงเกลียวเพื่อเปลี่ยนแรงยืดให้เป็นการโค้งงอที่ไม่ก่ออันตราย ทำให้อุปกรณ์เคลื่อนไหวไปพร้อมกับสมองแทนที่จะต้านการเคลื่อนไหว รูปทรงเกลียวช่วยให้อิเล็กโทรดยืดและหดได้เหมือนสปริง รองรับการเคลื่อนไหวเป็นจังหวะของสมองโดยไม่ส่งแรงเฉือนที่สร้างความเสียหายไปยังเนื้อเยื่อประสาทอันบอบบาง

ทีมของฟางเริ่มเห็นปัญหานี้ระหว่างการทดลองกับไพรเมตที่ไม่ใช่มนุษย์เมื่อราวสี่ปีก่อน ในการให้สัมภาษณ์พิเศษ เธออธิบายว่าทีมพบว่าอิเล็กโทรดแบบยืดหยุ่นมีความเสี่ยงที่จะร่นออกจากตำแหน่งจริงเนื่องจากการเคลื่อนไหวของสมอง ข้อสังเกตนี้ทำให้ทีมวิจัยหันมาสำรวจแนวทางด้านโครงสร้างรูปแบบใหม่ ซึ่งจะช่วยให้อิเล็กโทรดยืดได้โดยไม่ออกแรงที่สร้างความเสียหายต่อเนื้อเยื่อโดยรอบ

เหตุใดความยืดหยุ่นจึงยังไม่เพียงพอ

ปัญหาอิเล็กโทรดร่นออกจากตำแหน่งได้รับความสนใจทั่วโลกในปี 2024 เมื่อ Neuralink ของอีลอน มัสก์รายงานว่าอิเล็กโทรดแบบยืดหยุ่นราว 85 เปอร์เซ็นต์ จากทั้งหมด 1,024 ชิ้น ร่นออกจากสมองของผู้ป่วยรายแรกที่เข้ารับการทดลองในมนุษย์ภายในไม่กี่สัปดาห์หลังฝังอุปกรณ์ สมองไม่ใช่อวัยวะที่อยู่นิ่ง แต่ขยับประมาณ 100 ไมโครเมตรในแต่ละรอบการเต้นของหัวใจ และเปลี่ยนตำแหน่งตามการหายใจและการเคลื่อนไหวของศีรษะ อิเล็กโทรดแบบเส้นตรงดั้งเดิมแม้จะโค้งงอได้ แต่ไม่มีความยืดหยุ่นทางกลเพียงพอที่จะรองรับการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องนี้ เมื่อปลายด้านหนึ่งของอิเล็กโทรดยึดกับกะโหลก ส่วนอีกด้านยึดกับเนื้อสมอง การเคลื่อนไหวสัมพัทธ์ใด ๆ จะทำให้เกิดแรงตึง อิเล็กโทรดแบบเดิมตอบสนองต่อแรงตึงด้วยการดึงตัวออกจากเนื้อเยื่อ ส่งผลให้สัญญาณสูญหาย เกิดการอักเสบ และมีเนื้อเยื่อแผลเป็นก่อตัวรอบบริเวณฝังอุปกรณ์ ความไม่สอดคล้องทางกลนี้เป็นหนึ่งในอุปสรรคที่แก้ไขได้ยากที่สุดต่อความเสถียรในระยะยาวของ BCI แบบฝัง เนื้อเยื่อแผลเป็นที่เกิดขึ้น ซึ่งเรียกว่าแผลเป็นเกลีย จะหุ้มอิเล็กโทรดแยกออกจากเซลล์ประสาทที่อยู่ใกล้เคียง ทำให้คุณภาพสัญญาณลดลงเรื่อย ๆ จนในที่สุดอุปกรณ์แทบใช้งานไม่ได้

โครงสร้างแบบเกลียว

แนวทางแก้ปัญหานี้เริ่มจากการคิดทบทวนรูปทรงของอิเล็กโทรดใหม่ทั้งหมด แทนที่จะใช้ลวดตรงหรือโค้งเพียงเล็กน้อย ทีมวิจัยออกแบบอิเล็กโทรดให้เป็นโครงสร้างเกลียวที่บางเป็นพิเศษ นวัตกรรมสำคัญอยู่ที่วิธีจัดการกับแรงทางกลของอุปกรณ์ เมื่อสมองเคลื่อนไหว โครงสร้างเกลียวจะเปลี่ยนแรงดึงให้เป็นการโก่งตัวที่ใช้พลังงานต่ำ กล่าวคือจะโค้งและขดตัวแทนที่จะดึงรั้งออกจากเนื้อเยื่อ การเลือกใช้โครงสร้างเช่นนี้ช่วยลดแรงที่ต้องใช้เพื่อรองรับการเคลื่อนไหวได้อย่างมาก ฟางระบุว่า การยืดอิเล็กโทรดเส้นตรงแบบเดิมออก 100 ไมโครเมตรต้องใช้แรงประมาณ 4 มิลลินิวตัน ส่วนอิเล็กโทรดแบบยืดหยุ่นรุ่นใหม่นี้ใช้แรงเพียง 37 ไมโครนิวตัน หรือน้อยกว่าราวหนึ่งร้อยเท่า การลดแรงทางกลนี้ช่วยลดความเสียหายของเนื้อเยื่อและการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันบริเวณที่ฝังอุปกรณ์โดยตรง

อิเล็กโทรดผลิตจากฟิล์มยืดหยุ่นที่บางเป็นพิเศษ ซึ่งผสานความสามารถในการรับสัญญาณประสาทปริมาณมากเข้ากับความยืดหยุ่นทางชีวกลศาสตร์ ทีมวิจัยทดสอบอาร์เรย์ความหนาแน่นสูงแบบ 1,024 ช่องสัญญาณในลิงแสมได้สำเร็จ โดยแสดงให้เห็นทั้งการรับสัญญาณขนาดใหญ่และความเสถียรในระยะยาว ขนาดนี้สอดคล้องกับคุณสมบัติหลักของระบบเชิงพาณิชย์ ขณะเดียวกันก็ผสานเข้ากับเนื้อเยื่อที่มีชีวิตได้ดีกว่าในเชิงกล

จากห้องทดลองสู่ผู้ป่วยจริง

ความก้าวหน้าด้านอิเล็กโทรดเกิดขึ้นในช่วงที่การพัฒนา BCI แบบฝังในร่างกายของจีนกำลังเร่งตัวขึ้นโดยรวม ในเดือนมีนาคม 2025 ศูนย์ความเป็นเลิศด้านวิทยาศาสตร์สมองและเทคโนโลยีอัจฉริยะ สังกัดสถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน ร่วมกับโรงพยาบาลหัวซานในเครือมหาวิทยาลัยฟู่ตั้น เริ่มการทดลองทางคลินิก BCI แบบฝังในมนุษย์เป็นครั้งแรกของจีน การทดลองนี้ทำให้จีนเป็นประเทศที่สองต่อจากสหรัฐฯ ที่พัฒนาอินเทอร์เฟซสมองกับคอมพิวเตอร์แบบฝังเข้าสู่ขั้นทางคลินิก ทีมศัลยแพทย์ใช้ระบบนำทางความแม่นยำสูงเพื่อวางอิเล็กโทรดในบริเวณเปลือกสมองส่วนสั่งการได้อย่างแม่นยำระดับมิลลิเมตร ช่วยลดการบาดเจ็บระหว่างหัตถการ

ผู้เข้าร่วมรายแรก ซึ่งเป็นชายที่สูญเสียแขนขาทั้งสี่จากอุบัติเหตุไฟฟ้าแรงสูงเมื่อ 13 ปีก่อน ได้รับการฝังอุปกรณ์เมื่อวันที่ 25 มีนาคม 2025 หลังฝึกได้สองถึงสามสัปดาห์ เขาสามารถควบคุมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ด้วยความคิดเพียงอย่างเดียว และเล่นเกมแข่งรถกับโปรแกรมหมากรุกได้อย่างชำนาญ ผู้ป่วยรายที่สอง ซึ่งเปิดเผยชื่อว่า คุณจาง และได้รับบาดเจ็บไขสันหลังระดับสูงในปี 2022 สามารถใช้งานได้หลากหลายยิ่งขึ้น หลังได้รับอุปกรณ์ฝังไร้สาย WRS01 ในเดือนมิถุนายน 2025 เขาเรียนรู้การควบคุมรถเข็นไฟฟ้าอัจฉริยะ สั่งการสุนัขหุ่นยนต์ และทำงานทางไกลแบบได้รับค่าจ้างเพื่อตรวจสอบสินค้าสำหรับตู้จำหน่ายสินค้าอัตโนมัติ เขากลายเป็นผู้เข้าร่วมการทดลอง BCI รายแรกเท่าที่มีการเปิดเผยต่อสาธารณะที่สามารถทำงานมีรายได้โดยใช้สัญญาณประสาทเพียงอย่างเดียว

เหตุการณ์นั้นผ่านมาแล้วกว่าสามปี และตอนนี้ในที่สุดผมก็กลับมาทำงานได้อีกครั้ง

ผู้ป่วยอธิบายบทบาทของตนว่าเป็นพนักงานคัดแยกฝึกหัด ซึ่งควบคุมเคอร์เซอร์คอมพิวเตอร์ด้วยความคิด ระบบประมวลผลสัญญาณประสาท ตีความความตั้งใจในการเคลื่อนไหว และสร้างคำสั่งควบคุมภายในเวลาไม่กี่สิบมิลลิวินาที ซึ่งเร็วกว่าการกะพริบตา

ระบบนิเวศ BCI ของจีนที่ขยายตัว

นอกเหนือจากงานวิจัยในแวดวงวิชาการแล้ว การพัฒนาเชิงพาณิชย์กำลังเร่งตัวอย่างรวดเร็ว Zhiran Medical บริษัทที่ฟาง อิง ร่วมก่อตั้ง เพิ่งระดมทุนรอบ Series A ได้กว่า 300 ล้านหยวน เพื่อผลักดันการนำเทคโนโลยี BCI แบบฝังไปใช้ทางคลินิก บริษัทพัฒนาระบบไร้สายแบบฝังได้ทั้งหมด รองรับได้สูงสุด 1,024 ช่องสัญญาณ พร้อมหน่วยประมวลผลขนาดเท่าเหรียญที่ลดการใช้พลังงานลง 75 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับรุ่นก่อน บริษัทจัดตั้งโรงงานผลิตมาตรฐานทางคลินิกในกรุงปักกิ่ง ซึ่งสามารถผลิตอิเล็กโทรดแบบยืดหยุ่นได้ในระดับอุตสาหกรรม

ผู้เล่นรายอื่นกำลังเข้าสู่ตลาดด้วยแนวทางที่เสริมกัน StairMed Technology พัฒนาอิเล็กโทรดแบบยืดหยุ่นสูงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงหนึ่งในร้อยของเส้นผมมนุษย์ ทำให้เซลล์สมองแทบไม่รับรู้ว่ามีอุปกรณ์อยู่ บริษัทวางแผนทดลองหลายศูนย์กับผู้เข้าร่วม 30 ถึง 40 คน โดยตั้งเป้าขออนุมัติออกสู่ตลาดภายในปี 2028 ขณะเดียวกัน Shanghai Brain Tiger Technology แสดงให้เห็นอาร์เรย์อิเล็กโทรดแบบยืดหยุ่น 256 ช่องสัญญาณ ซึ่งมีอัตราการส่งข้อมูลเทียบเคียงได้กับข้อมูลที่ Neuralink เผยแพร่

กิจกรรมเชิงพาณิชย์เหล่านี้ได้รับแรงหนุนจากนโยบายระดับชาติ จีนบรรจุการพัฒนา BCI ไว้ในข้อเสนอแนะสำหรับแผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ ฉบับที่ 15 ในเดือนมีนาคม 2025 สำนักงานประกันสุขภาพแห่งชาติจีนกำหนดรายการค่าบริการเฉพาะสำหรับการฝังและถอด BCI แบบฝังในร่างกาย เพื่อวางโครงสร้างด้านกฎระเบียบสำหรับการเรียกเก็บค่ารักษาและความคุ้มครองจากประกัน

การแข่งขันเทคโนโลยีระดับโลก

การพัฒนานี้ทำให้จีนแข่งขันโดยตรงกับบริษัทสหรัฐฯ โดยเฉพาะ Neuralink ในการแข่งขันเพื่อจำหน่ายอุปกรณ์ที่ควบคุมด้วยความคิด แม้สหรัฐฯ ยังได้เปรียบด้านการผสานชิปและผลิตภัณฑ์ระดับระบบ แต่จีนสร้างจุดแข็งเฉพาะทางด้านวัสดุอิเล็กโทรดแบบยืดหยุ่นและเทคนิคการผ่าตัดที่รุกล้ำน้อย อิเล็กโทรดจีนมีพื้นที่หน้าตัดอยู่ระหว่างหนึ่งในห้าถึงหนึ่งในเจ็ดของอุปกรณ์ Neuralink และมีความยืดหยุ่นมากกว่าผลิตภัณฑ์คู่แข่งกว่า 100 เท่า

แนวทางทางเทคนิคแตกต่างกันอย่างมาก ระบบแบบฝังทั้งหมดของ Neuralink ต้องนำกะโหลกบางส่วนออกและฝังอาร์เรย์อิเล็กโทรดแบบแข็งหรือกึ่งแข็ง จึงมีความเสี่ยงจากการผ่าตัดสูงกว่า ทีมจีนเน้นเทคนิคที่รุกล้ำน้อย โดยเปิดแผลเล็กบนกะโหลกและใช้โพรบที่ยืดหยุ่นสูง ลู่ จวินเฟิง ศัลยแพทย์ระบบประสาทที่โรงพยาบาลหัวซาน อธิบายความแตกต่างระหว่างแนวทาง BCI โดยเปรียบกับกีฬา อุปกรณ์แบบไม่รุกล้ำเปรียบเหมือนไมโครโฟนนอกสนามกีฬา ที่รับได้เพียงเสียงผู้ชม อุปกรณ์แบบกึ่งรุกล้ำแขวนอยู่เหนือสนามและรับเสียงได้ชัดกว่า ส่วนอุปกรณ์แบบรุกล้ำติดอยู่กับตัวผู้เล่น จึงได้ยินทุกคำอย่างชัดเจน

ระบบจีนยังได้ประโยชน์จากจุดแข็งของประเทศด้านโครงสร้างพื้นฐานโทรคมนาคม ระบบ WRS01 มีค่าความหน่วงตั้งแต่ต้นทางถึงปลายทางต่ำกว่า 100 มิลลิวินาที ด้วยการใช้โพรโทคอลสื่อสารไร้สายที่ปรับให้เหมาะสม ทำให้การควบคุมรู้สึกเป็นธรรมชาติและตอบสนองฉับไวสำหรับผู้ใช้

ความท้าทายทางเทคนิคที่ยังเหลืออยู่

แม้มีความก้าวหน้าเหล่านี้ แต่อุปสรรคสำคัญยังคงมีอยู่ก่อนที่ BCI แบบฝังจะกลายเป็นการรักษาทางการแพทย์ที่ใช้กันทั่วไป ความเข้ากันได้ทางชีวภาพในระยะยาวยังเป็นข้อกังวลหลัก แม้การทดสอบระยะสั้นจะพบการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันเพียงเล็กน้อย แต่ปฏิกิริยาของสมองต่อสิ่งแปลกปลอมตลอดหลายปีหรือหลายทศวรรษยังต้องติดตามต่อเนื่อง นักวิจัยยังต้องแก้โจทย์การอัปเกรดอุปกรณ์ด้วย ต่างจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายนอกร่างกาย ระบบที่ฝังอยู่ไม่สามารถเปลี่ยนได้ง่ายโดยไม่ต้องผ่าตัดเพิ่มเติม

ความก้าวหน้าทางเทคนิคยังมาพร้อมคำถามด้านจริยธรรมและความปลอดภัย BCI แบบฝังสร้างช่องทางเชื่อมต่อเข้าสู่สมองโดยตรง จึงทำให้เกิดข้อกังวลเรื่องความเป็นส่วนตัวของข้อมูลประสาทและการป้องกันการเข้าถึงโดยไม่ได้รับอนุญาต นักจริยธรรมทางการแพทย์เน้นย้ำถึงความจำเป็นในการกำหนดมาตรฐานที่เข้มงวดเกี่ยวกับการยืนยันตัวตน การเข้ารหัสข้อมูล และการป้องกันการนำข้อมูลสมองไปใช้ในทางที่ผิด เทคโนโลยีนี้ยังต้องมีการประเมินด้านจิตวิทยาอย่างรอบคอบ เพราะผู้ป่วยต้องปรับตัวเข้ากับเครื่องจักรที่ตีความความคิดของตน

สรุปประเด็นสำคัญ

• นักวิจัยจีนเผยแพร่การออกแบบอิเล็กโทรดแบบยืดหยุ่นใน Nature Electronics เพื่อแก้ปัญหาอิเล็กโทรดร่น ซึ่งทำให้อิเล็กโทรด 85 เปอร์เซ็นต์ในการทดลองมนุษย์ครั้งแรกของ Neuralink ล้มเหลว
• อิเล็กโทรดรูปเกลียวใช้แรงยืดเพียงหนึ่งในร้อยของแบบดั้งเดิม ช่วยลดความเสียหายของเนื้อเยื่อและการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน
• จีนเริ่มการทดลองทางคลินิก BCI แบบฝังครั้งแรกในเดือนมีนาคม 2025 และกลายเป็นประเทศที่สองต่อจากสหรัฐฯ ที่บรรลุความก้าวหน้าขั้นนี้
• ผู้ป่วยสามารถควบคุมคอมพิวเตอร์ รถเข็น และสุนัขหุ่นยนต์ด้วยความคิด โดยผู้เข้าร่วมรายหนึ่งกลับไปทำงานทางไกลแบบได้รับค่าจ้างได้
• บริษัทจีนหลายแห่ง รวมถึง Zhiran Medical และ StairMed กำลังพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อขออนุมัติเชิงพาณิชย์ โดยตั้งเป้าหมายไว้ในปี 2028
• เทคโนโลยีนี้ถูกรวมไว้ในแผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติของจีน ฉบับที่ 15 และมีการกำหนดรหัสเรียกเก็บค่ารักษาเฉพาะสำหรับหัตถการ BCI แล้ว