2025年12月13日09时08分,由西北工业大学牵头开发的两套太空专用小鼠无线植入式脑机接口微系统实验装置,在酒泉卫星发射中心搭载快舟十一号运载火箭发射的“迪迩五号•中国科技城号”空间试验器(中国首家民营太空飞船企业紫微宇通科技)成功发射升空,随后顺利进入预定轨道。目前两套微系统载荷运行稳定,正常回传在轨数据。
据悉,此次任务是国际首次在太空环境下开展无线植入式脑机接口设备长期在轨离体验证,为未来开展无约束小动物在体在轨神经信号采集提供了关键前期数据与技术支撑,为揭示太空对神经影响机制、保障航天员脑健康打下了重要研究基础。

(“迪迩五号•中国科技城号”空间试验器)
突破技术壁垒,打造太空专属“神经对话”基础
此次面向太空环境的植入式脑机接口微系统核心包括:自研32通道柔性MEMS深脑微电极、16通道软性碳基皮层微电极、神经信号采集芯片与电路,在模拟脑脊液环境中可实现离体状态下太空噪声信号长时程连续采集,预计在轨运行一年。相比于穿戴式脑机接口设备,植入式脑机接口能够捕获更高分辨率神经活动信息,为探索宇宙环境对神经系统的微观影响提供了不可替代的细胞尺度神经信号探测能力。

(太空专用小鼠无线植入式脑机接口微系统)
双室环境同步验证,破解太空环境脑机接口可靠性难题
本次任务创新采用“动物舱”和“独立舱”双室环境协同验证模式。其中一套深脑和皮层脑机接口微系统装载于AI辅助天地孪生小鼠太空实验舱(AiTEM载荷舱),作为实验组与小鼠共同处于真实舱内环境,AiTEM载荷舱内包括净化风扇、照明、自控出水装置、气阀等复杂噪声环境信号。另外一套完全相同的深脑和皮层脑机接口微系统,作为对照组置于密闭迷你太空实验室(独立舱),有效隔绝上述噪声源。利用0.9%生理盐水模拟脑脊液环境,系统可在溶液环境中在轨长时间记录太空辐射、微重力等复杂环境下的电磁噪声数据,用于评估其长期稳定性。此次验证为解决长时间无线供能、无线低功耗数据回传奠定基础,为下一步开展无人化“在轨、在体、在线”的小鼠神经活动记录及行为关联研究提供技术支撑。

(“AiTEM载荷舱”和“独立舱”双室环境协同验证)

(AiTEM载荷舱脑机接口微系统安装位置)

(AiTEM载荷舱环境中的脑机接口微系统)

(独立舱环境中的脑机接口微系统)
奠基未来航天医学,开启脑科学太空探索新纪元
基于长寿命、软界面、低阻抗采集电极与芯片协同设计与封装方法,研究团队突破了高信噪比、高采样率在轨脑机接口数据无损采集技术难题。下传数据将用于构建太空环境下脑机接口微电极基线噪声数据库,为后续开展太空小鼠空间在体脑功能监测、认知功能变化、社交行为研究等植入式脑机接口实验提供依据。
本次在轨试验在学校中央高校基本科研业务费、“双一流”建设专项资金、国家自然科学基金、2030“脑科学与类脑研究”重大项目支持下,由西北工业大学三航脑科学与脑技术研究中心(挂靠生命科学与技术学院)牵头,无人系统技术研究院、机电学院、人工智能学院共同实施。学校科研院、无人飞行器技术全国重点实验室、空天微纳系统教育部重点实验室提供了有力支持。
相关试验技术由西北工业大学联合上海交通大学集成电路学院、刻质半导体(上海)有限公司、易格生物科技(南京)有限公司共同开发。联合研发团队由多位专家与青年科研人员组成,核心成员包括西北工业大学陈军教授、白俊强教授、常洪龙教授、吉博文副教授、武双婵副教授,上海交通大学赵阳副研究员,易格生物科技马梅方博士,以及研究生黄晔、王炫棋、白睿钰、张梓墨、尤小丽、曹家叙、陈骅臻等。
作为脑机接口微系统主要研发负责人,无人飞行器技术全国重点实验室(无人系统技术研究院)、空天微纳系统教育部重点实验室(机电学院)吉博文副教授介绍,该技术未来有望应用于月球/火星基地长期驻留任务,助力建立外星环境下人体神经系统适应性评价体系,为人类深空探测筑牢健康基石。随着实验装置顺利入轨,中国植入式脑机接口技术正式开启“太空时代”,这一跨越将为解开宇宙环境如何塑造人类意识的终极命题点燃曙光。



(脑机接口微系统联合研发团队)
本次任务的成功实施,是我校推动脑机接口为代表的战略性新兴产业和未来产业方向的重要一步,为持续发展新质生产力和中国式现代化建设贡献西工大力量。

(紫微科技无锡飞船测控中心合影)

(生命科学与技术学院领导与项目团队合影)
(文/图:团队提供;审核:张敏乔)