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Chinese scientists develop electrode coating to address signal loss and tissue adhesion problems in long-term brain-computer interface implantation_我的网站

A |     一、杨振宁的演讲，最触动我的两句话                    杨振宁先生去世的消息刷屏。    

    Photo: VCG
Chinese researchers have developed a multifunctional electrode coating that addresses key challenges in long-term brain-computer interface (BCI) implantation, including signal loss and tissue adhesion, bringing BCI one step closer to clinical application, the Global Times learned from the research team behind the findings on Sunday. 
As an emerging field combining neuroscience and artificial intelligence (AI), BCI faces a major challenge of ensuring long-term compatibility between electrodes and brain tissue. Previous clinical trials showed that immune responses could cause implanted electrodes to retract after just three months, severely reducing signal quality and the number of available channels. 
This problem stems from chronic inflammation triggered by implants, which creates insulating scar tissue around electrodes and separates them from neurons. Irreversible adhesion between electrodes and brain tissue after long-term implantation also makes device removal risky, potentially causing brain injury during follow-up surgeries.
Experiments showed that flexible neural electrodes coated with this material could operate stably in the brain for more than 300 days and could be safely removed without causing damage. This means the universal coating technology can make electrodes not only operate stably over the long term but can also be safely removed and replaced after aging, paving the way for long-term BCI applications.
Developed by the research team led by Zhang Wei at the Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences, associated with Beijing Tiantan Hospital, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology and NeuroXess, a high-tech life science company specializing in BCI technologies, the cationic alternating peptide electrode coating preserves electrode flexibility and conductivity, while offering antibacterial, anti-protein adsorption and immune-rejection-inhibiting functions. 
A 300-day animal study showed the coating's effectiveness. Bare electrodes experienced a sharp loss of recording capability after 90 days of implantation and could barely detect neuronal signals after 300 days. In contrast, coated electrodes maintained stable recording channels and consistently captured neural signals above 155 microvolts. 
In terms of neural modulation, after 300 days of implantation, conventional electrodes required a current of 100 microamps to induce weak limb responses, while coated electrodes triggered clear movements with only 2 microamps, improving modulation efficiency by 50 times. 
Notably, the removal tests highlighted a key advantage of the coating that electrodes no longer form irreversible bonds with brain tissue. In the experiments, the coated electrodes were removed intact, with minimal damage to the surrounding brain tissue, Zhang told the Global Times on Sunday.
。我重温了多年前他在中科大的演讲，还是佩服得五体投地，其中的两句话，一直深深地触动我。                   第一句，是他在西南联大读书时领悟到的。当时，他第一次看到圆周运动的加速度方向指向圆心，而非运动方向，他由此理解了向量。

B | 这对他后来的学术产生了重要的影响。他由此悟到：                    “当你发现一件事情违背你的直觉时，要重视，那里可能隐藏着重大发现。

C | ”                    第二句，是他回国后的观察。他在芝加哥大学和导师泰勒（Taylor）一起时，通过观察和讨论现象寻找理论，而回到北京后，发现国内大学过度重视四大力学的教学，多为从理论推导现象。两相对比，他提出：                    “中国教育的问题，是演绎法用得太多，归纳法用得太少。

D | 把以‘知之为知之，不知为不知’做得太刻板，会忽视发觉“不知”里面的机会”。                   这两句话看似无关，但我觉得它们指向的，其实是同一个问题——人类的思考，不仅需要逻辑，也需要直觉；不仅要演绎，还要归纳。而思考，对于人们的工作和生活，都至关重要。

E |                    二、直觉从哪里来                    杨振宁提到“违背直觉”的时候，没有展开介绍直觉的来源。在神经科学和心理学看来，直觉并不是“感觉”或“第六感”，而是大脑潜意识层面的全域计算(Holo-Computation)。                   为方便理解，我们先把大脑分为潜意识和意识。                   潜意识是全域计算，处理的对象包括非语言信息、高维的表征感觉、时空模式等。最后经过模糊计算，无数神经元同时投票，给出一个模糊却高维的判断——那就是直觉。                   所谓的“意识”，其实是一个“后期编辑器”，把潜意识已经形成的判断解释成语言或数学公式；是被语言与工作记忆“点亮”的一小块内容；是对潜意识计算结果的低维投影与可交流压缩。                   借用全局神经工作空间（GNW）的理论，我们可以想象意识是“月亮的可见部分”：而整块“月球”（潜意识的高维表征流形）里，只有一部分能被显影成可叙述的语言/公式，进而被看到。这个把“月球整体”，显影成“可见部分”的过程是，大脑的前颞极等区域把感知记忆压缩为概念；然后布罗卡区把这些概念组合成语法与数学式。                   潜意识在模糊计算全局，意识在精确解释局部。当语言和公式暂时无法表达潜意识里形成的内容，这些内容便只能在潜意识中进行模糊运算。这也是为什么音乐、绘画等艺术能穿越意识直抵无意识。品味，这个人们能感受到，却难以用语言表达的词，就沉淀在这里。                   当直觉和意识出现不对称时，比如你心里觉得“不对”，但逻辑说“对”，或者公式成立，但你心里总觉得哪里不顺，那一瞬间的“违背直觉”，就是新的知识即将诞生的地方。

F |                    演绎法是完全从已有的语言和公式正面推导出一个模型，这个过程不涉及对全域现实的观察和比较。而归纳法是从现象来猜测模型，这个过程会凸显语言可以表达的部分与无法表达的部分之间的缝隙，那就是你需要特别关注的地方。是否涉及到对潜意识的调用，是两种学习方法的根本不同。                   三、科学的奇迹，往往诞生在那一瞬间                    物理学史上所有伟大的突破，都来自这种不对称：                    牛顿看到苹果落地，直觉说“这不是巧合”；爱因斯坦觉得光速不能叠加，直觉说“这里有问题”；杨振宁与李政道看着宇称守恒的教条，直觉说“不一定”。                   那一刻，语言和公式还没准备好，但直觉已经先抵达了未知的边界。

G | 他们做的，只是用理性的演绎去追上潜意识的预感。

H |                    四、直觉为什么会消失                    遗憾的是，大多数人的直觉在成长过程中被磨灭了。因为我们的教育，要求“正确”、“标准化”，而当意识和潜意识矛盾的时候，在外部的压力下，潜意识不得不被压抑或者忽略。

I | 慢慢地，一个人就不再诚实面对自己的感受，不再敢怀疑规则，开始害怕犯错，那套惊人的“全域计算系统”就会陷入沉睡。当潜意识被阉割，我们就丧失了直觉，不再能关注到那些语言尚且无法表达，但可能非常重要的东西。

J |                    要拥有准确的直觉，你得真诚、不压抑、保持感受的开放性。这也是所有天才的共通之处。                   其实，杨振宁先生就一直在生命中保持着真诚。                   五、归纳与演绎：教育的再平衡                    演绎法从已知规则出发推理个案，归纳法则从现实出发去寻找规律。长期使用演绎法，学生被训练成逻辑的执行者，却失去从经验中发现新规律的能力。归纳法则恰恰相反——它迫使学生在“未知”中试探，激活潜意识中的“全域计算系统”，让孩子重新相信自己的判断。                   真正好的教育，应该建立这样的循环：                    归纳（从经验出发）→激活潜意识的直觉→演绎（用逻辑与语言验证）→再次回到经验中修正。                   杨振宁先生关于演绎和归纳这句话，让我想起前两年辅导孩子功课的体会。                   我们在学生时代都被训练成“演绎型”的学生——老师先讲公式，再出题，让你正向推理。

K | 对每一个公式和解法在现实中是什么意思，却没有足够的重视和理解。而当我需要重新拾起当年的功课时，我选择了归纳法。面对当下的高考题，我的智力水平肯定比中学时退化了，但带着对现象的疑问重新学习，反而学得更深入更有趣。

L |                    和孩子探讨如何求球的体积，我回想了一下大学高等数学的学习。第一节课一上来就是教泰勒级数展开，直接把我弄睡着了，兴趣也丢了，也没做课后题——推导球的体积。现在和孩子一起上网学习球体积推导，发现微积分很有用，然后自己再倒回去推导了泰勒级数。知道它有什么用了之后，再学起来，只觉得又有趣，又好玩，也不觉得难。                   这些时刻让我意识到：                    归纳法不是“笨办法”，它是让你重新激活兴趣，不停验证你直觉的办法。                   如果教育能让孩子先感受问题、猜想答案，再用演绎法验证，那他们的学习就不再是记忆的折磨，而是探索的愉悦。                   尾声                    杨振宁那句“违背直觉的地方，也许藏着重大发现”，其实不仅适用于物理学，也适用于人生的各个方面。                   我们与人打交道所获得的各种信号，比如他人的微表情，语气，眼神，前后的微妙不一致，都无法用语言描述，但对这些信号的全域计算远比对方说出的语言重要得多。这也是为什么，有时你会对人感到莫名其妙的讨厌，或者莫名其妙的喜欢。对于一件事情，一个环境也是如此。某些物品放在了不正常的地方；某一支股票的异常涨落；市场上某一种和上次金融危机类似的味道；政治氛围的似曾相识，这些都会先通过潜意识来提醒你进行意识调动，去关注。                   这些不一致的地方，藏着没被表达出的爱恨，机会与危险，有待你的意识去破解。

M | 这种能力，有人叫接天线，有人叫灵性。这是天赋，是每个人小的时候都自带，但随着长大丧失的直觉。这种能力很难被后天训练出来，重要的是像保护视力一样，保护好他们。当你信任它，世界就会回应你。                   在学习中，多用归纳法的训练激发潜意识，保护好自己和孩子的直觉，是对杨振宁先生最好的纪念。                   本文来自微信公众号：散人懂四六，作者：飞哥爱思考。

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Published on:08:58:56