चीनी वैज्ञानिकों ने विकसित किए खिंचाव सहने वाले मस्तिष्क इलेक्ट्रोड, विचारों से नियंत्रित तकनीक की बड़ी बाधा दूर

नेचर इलेक्ट्रॉनिक्स में एक बड़ी सफलता

चीनी शोधकर्ताओं ने ऐसा खिंचाव सहने वाला माइक्रोइलेक्ट्रोड विकसित किया है, जो मस्तिष्क की प्राकृतिक गतिविधियों के अनुरूप खुद को ढालता है। इससे एक बड़ी तकनीकी बाधा दूर हुई है, जिसने लंबे समय से आक्रामक मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस के नैदानिक इस्तेमाल को रोका हुआ था। चाइनीज़ इंस्टीट्यूट फॉर ब्रेन रिसर्च, बीजिंग की फांग यिंग के नेतृत्व में किया गया यह शोध 6 फरवरी, 2026 को नेचर इलेक्ट्रॉनिक्स पत्रिका में प्रकाशित हुआ। यह नवाचार न्यूरोटेक्नोलॉजी की एक बुनियादी चुनौती का समाधान करता है। पारंपरिक लचीले इलेक्ट्रोड मुड़ तो सकते हैं, लेकिन खिंच नहीं सकते। इस सीमा के कारण, हर धड़कन के साथ मस्तिष्क के स्पंदित होने या खोपड़ी के भीतर स्थिति बदलने पर वे तंत्रिका ऊतक से पीछे खिंच जाते हैं। नए इलेक्ट्रोड का ढांचा सर्पिलाकार है, जो खिंचाव के बल को नुकसानरहित मोड़ में बदलता है। इससे उपकरण मस्तिष्क के साथ गति करता है, उसका प्रतिरोध नहीं। सर्पिलाकार बनावट इलेक्ट्रोड को स्प्रिंग की तरह फैलने और सिकुड़ने देती है। इस तरह वह नाजुक तंत्रिका ऊतक पर नुकसानदेह कतरनी बल डाले बिना मस्तिष्क की लयबद्ध गतिविधियों के अनुरूप ढलता है।

फांग की टीम को यह समस्या करीब चार साल पहले गैर-मानव प्राइमेट्स पर किए गए प्रयोगों के दौरान पहली बार स्पष्ट दिखी। एक विशेष साक्षात्कार में उन्होंने बताया कि टीम ने पाया कि मस्तिष्क की हलचल के कारण लचीले इलेक्ट्रोड पीछे खिंचने का वास्तविक खतरा था। इस अवलोकन के बाद शोधकर्ताओं ने ऐसे नए संरचनात्मक तरीके तलाशने शुरू किए, जिनसे इलेक्ट्रोड आसपास के ऊतक पर नुकसानदेह बल डाले बिना खिंच सकें।

सिर्फ लचीलापन काफी क्यों नहीं

इलेक्ट्रोड के पीछे खिंचने की समस्या को 2024 में अंतरराष्ट्रीय स्तर पर ध्यान मिला, जब एलन मस्क की न्यूरालिंक ने बताया कि पहले मानव मरीज के मस्तिष्क में प्रत्यारोपण के कुछ ही हफ्तों के भीतर उसके 1,024 लचीले इलेक्ट्रोड में से करीब 85 प्रतिशत पीछे खिंच गए थे। मस्तिष्क कोई स्थिर अंग नहीं है। हर हृदय चक्र के साथ यह करीब 100 माइक्रोमीटर हिलता है और सांस लेने तथा सिर की गति के साथ इसकी स्थिति बदलती रहती है। पारंपरिक सीधे इलेक्ट्रोड मुड़ तो सकते हैं, लेकिन उनमें इस निरंतर हलचल के अनुरूप ढलने की यांत्रिक क्षमता नहीं होती। जब इलेक्ट्रोड का एक सिरा खोपड़ी से और दूसरा मस्तिष्क के ऊतक से जुड़ा होता है, तो दोनों के बीच की कोई भी हलचल तनाव पैदा करती है। पारंपरिक डिजाइन इस तनाव के जवाब में ऊतक से दूर खिंच जाते हैं। इससे संकेतों का नुकसान, सूजन संबंधी प्रतिक्रियाएं और प्रत्यारोपण स्थल के आसपास निशान ऊतक बन सकता है। यांत्रिक तालमेल की यह कमी लंबे समय तक आक्रामक बीसीआई को स्थिर बनाए रखने की सबसे कठिन बाधाओं में से एक रही है। ग्लियल स्कारिंग नाम से जाना जाने वाला यह निशान ऊतक इलेक्ट्रोड को पास के न्यूरॉन्स से अलग कर देता है। इससे संकेतों की गुणवत्ता लगातार घटती जाती है और अंततः उपकरण लगभग बेकार हो जाता है।

सर्पिलाकार संरचना

इसका समाधान इलेक्ट्रोड की बनावट पर नए सिरे से विचार करने में है। सीधे या मामूली घुमाव वाले तारों के बजाय, टीम ने बेहद पतली सर्पिलाकार संरचनाओं वाले इलेक्ट्रोड बनाए। मुख्य नवाचार यह है कि उपकरण यांत्रिक तनाव को कैसे संभालता है। मस्तिष्क के हिलने पर सर्पिलाकार संरचना खिंचाव को कम ऊर्जा वाली उभरी हुई विकृतियों में बदल देती है। यानी वह ऊतक से दूर खिंचने के बजाय मुड़ती और कुंडली बनाती है। बनावट का यह चुनाव हलचल के अनुरूप ढलने के लिए जरूरी बल को काफी कम कर देता है। फांग के अनुसार, किसी पारंपरिक सीधे इलेक्ट्रोड को 100 माइक्रोमीटर तक खींचने के लिए करीब 4 मिली न्यूटन बल चाहिए। नए खिंचाव-सहने वाले डिजाइन के लिए केवल 37 माइक्रो न्यूटन बल की जरूरत होती है, यानी लगभग सौवां हिस्सा। यांत्रिक तनाव में इस कमी से प्रत्यारोपण स्थल पर ऊतक को कम नुकसान पहुंचता है और प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया भी घटती है।

ये इलेक्ट्रोड बेहद पतली लचीली फिल्मों से बनाए गए हैं, जो उच्च क्षमता से तंत्रिका संकेत जुटाने और जैव-यांत्रिक लचीलेपन, दोनों का मेल करती हैं। शोधकर्ताओं ने मकाक बंदरों में 1,024-चैनल वाली उच्च-घनत्व श्रृंखला का सफल परीक्षण किया। इसमें बड़े पैमाने पर संकेत जुटाने और लंबे समय तक स्थिरता, दोनों का प्रदर्शन हुआ। इसका पैमाना व्यावसायिक प्रणालियों की मुख्य विशिष्टताओं के बराबर है, जबकि जीवित ऊतक के साथ इसका यांत्रिक तालमेल बेहतर है।

प्रयोगशाला से मरीजों तक

इलेक्ट्रोड की यह सफलता चीन में आक्रामक बीसीआई के व्यापक विकास के तेज होने के बीच सामने आई है। मार्च 2025 में चाइनीज़ एकेडमी ऑफ साइंसेज के सेंटर फॉर एक्सीलेंस इन ब्रेन साइंस एंड इंटेलिजेंस टेक्नोलॉजी ने फुदान विश्वविद्यालय से संबद्ध हुआशान अस्पताल के साथ मिलकर चीन में आक्रामक बीसीआई प्रणाली का पहला मानव नैदानिक परीक्षण शुरू किया। इस परीक्षण के साथ चीन, अमेरिका के बाद, आक्रामक मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस को नैदानिक चरण तक पहुंचाने वाला दूसरा देश बन गया। सर्जिकल टीम ने प्रक्रिया के दौरान चोट कम से कम रखने के लिए उच्च-सटीकता वाली नेविगेशन प्रणालियों की मदद से इलेक्ट्रोड को मोटर कॉर्टेक्स में मिलीमीटर की सटीकता से लगाया।

पहले प्रतिभागी के चारों अंग 13 साल पहले उच्च-वोल्टेज बिजली दुर्घटना में चले गए थे। उन्हें 25 मार्च, 2025 को प्रत्यारोपण मिला। दो से तीन हफ्ते के प्रशिक्षण के बाद वे सिर्फ अपने विचारों से इलेक्ट्रॉनिक उपकरण नियंत्रित करने लगे। वे रेसिंग गेम और शतरंज कार्यक्रम कुशलता से चलाने लगे। दूसरे मरीज, श्री झांग, को 2022 में रीढ़ की हड्डी के ऊपरी हिस्से में गंभीर चोट लगी थी। उन्होंने और भी उल्लेखनीय क्षमता हासिल की है। जून 2025 में डब्ल्यूआरएस01 वायरलेस प्रत्यारोपण मिलने के बाद उन्होंने स्मार्ट व्हीलचेयर चलाना, रोबोटिक कुत्तों को निर्देश देना और वेंडिंग मशीनों के उत्पादों की जांच का भुगतान वाला दूरस्थ काम करना सीखा। वे बीसीआई परीक्षण के ऐसे पहले ज्ञात प्रतिभागी बने, जिन्होंने केवल तंत्रिका संकेतों का इस्तेमाल करके रोजगार से आय अर्जित की।

घटना को तीन साल से ज्यादा हो गए हैं और अब मैं आखिरकार फिर से काम कर सकता हूं।

मरीज ने बताया कि वे प्रशिक्षु छंटाईकर्मी के रूप में काम करते हैं और विचारों से कंप्यूटर का कर्सर नियंत्रित करते हैं। प्रणाली तंत्रिका संकेतों को संसाधित कर गति के इरादों को समझती है और कुछ दसियों मिलीसेकंड में नियंत्रण आदेश तैयार करती है। यह पलक झपकने से भी तेज है।

चीन का बढ़ता बीसीआई तंत्र

शैक्षणिक शोध से आगे, व्यावसायिक विकास भी तेजी से बढ़ रहा है। फांग यिंग की सह-स्थापना वाली कंपनी झिरान मेडिकल ने आक्रामक बीसीआई तकनीक को नैदानिक इस्तेमाल तक पहुंचाने के लिए हाल ही में सीरीज ए वित्तपोषण में 30 करोड़ युआन से अधिक जुटाए। कंपनी ने पूरी तरह प्रत्यारोपित किए जा सकने वाले वायरलेस सिस्टम विकसित किए हैं, जो 1,024 चैनलों तक का समर्थन करते हैं। इनमें सिक्के के आकार के प्रोसेसर हैं, जो पुराने डिजाइन की तुलना में बिजली की खपत 75 प्रतिशत कम करते हैं। कंपनी ने बीजिंग में चिकित्सा-स्तर के विनिर्माण संयंत्र स्थापित किए हैं, जहां खिंचाव-सहने वाले इलेक्ट्रोड बड़े पैमाने पर बनाए जा सकते हैं।

इस क्षेत्र में अन्य कंपनियां भी पूरक तकनीकों के साथ उतर रही हैं। स्टेयरमेड टेक्नोलॉजी ने ऐसे अति-लचीले इलेक्ट्रोड बनाए हैं, जिनका व्यास मानव बाल के व्यास का सौवां हिस्सा है। इससे मस्तिष्क की कोशिकाओं को उनकी मौजूदगी का लगभग अहसास नहीं होता। कंपनी 30 से 40 प्रतिभागियों के साथ कई केंद्रों पर परीक्षण करने और 2028 तक बाजार में मंजूरी पाने का लक्ष्य रखती है। वहीं, शंघाई ब्रेन टाइगर टेक्नोलॉजी ने 256-चैनल वाले लचीले इलेक्ट्रोड एरे का प्रदर्शन किया है, जिनकी सूचना-संचरण दर न्यूरालिंक के प्रकाशित आंकड़ों के बराबर है।

इस व्यावसायिक गतिविधि को राष्ट्रीय नीतियों का समर्थन हासिल है। चीन ने अपनी आगामी 15वीं पंचवर्षीय योजना के सुझावों में बीसीआई विकास को शामिल किया है। मार्च 2025 में राष्ट्रीय स्वास्थ्य सुरक्षा प्रशासन ने आक्रामक बीसीआई प्रत्यारोपण और उसे निकालने के लिए अलग शुल्क मदें तय कीं। इससे नैदानिक बिलिंग और बीमा कवरेज के लिए नियामक ढांचा तैयार हुआ।

वैश्विक तकनीकी दौड़

इस विकास के साथ विचारों से नियंत्रित उपकरणों को व्यावसायिक रूप देने की दौड़ में चीन का मुकाबला खास तौर पर न्यूरालिंक जैसी अमेरिकी कंपनियों से हो रहा है। चिप एकीकरण और संपूर्ण प्रणाली वाले उत्पादों में अमेरिका को बढ़त है, जबकि चीन ने लचीले इलेक्ट्रोड पदार्थों और कम चीर-फाड़ वाली सर्जरी तकनीकों में अपनी अलग ताकत बनाई है। चीनी इलेक्ट्रोड का अनुप्रस्थ क्षेत्रफल न्यूरालिंक के उपकरणों के आकार का पांचवां से सातवां हिस्सा है और उनका लचीलापन प्रतिस्पर्धी उत्पादों से 100 गुना से भी अधिक है।

दोनों के तकनीकी तरीके काफी अलग हैं। न्यूरालिंक की पूरी तरह आक्रामक प्रणाली में खोपड़ी का एक हिस्सा हटाकर कठोर या अर्ध-कठोर इलेक्ट्रोड एरे प्रत्यारोपित करना पड़ता है, जिससे सर्जरी का जोखिम अधिक होता है। चीनी टीमें खोपड़ी में छोटे चीरे लगाकर अति-लचीली जांच नलियों का इस्तेमाल करने वाली कम चीर-फाड़ की तकनीकों पर जोर देती हैं। हुआशान अस्पताल के न्यूरोसर्जन लू जूनफेंग ने खेल का उदाहरण देकर बीसीआई के अलग-अलग तरीकों का अंतर समझाया। गैर-आक्रामक उपकरण स्टेडियम के बाहर लगे माइक्रोफोन जैसे हैं, जो सिर्फ भीड़ का शोर पकड़ते हैं। अर्ध-आक्रामक उपकरण मैदान के ऊपर लटकते माइक्रोफोन की तरह हैं, जो ज्यादा साफ आवाज पकड़ते हैं। आक्रामक उपकरण सीधे खिलाड़ियों से जुड़े होते हैं और हर शब्द बिल्कुल स्पष्ट सुनते हैं।

चीनी प्रणाली को देश के मजबूत दूरसंचार बुनियादी ढांचे का भी फायदा मिलता है। डब्ल्यूआरएस01 अनुकूलित वायरलेस संचार प्रोटोकॉल का इस्तेमाल करके शुरू से अंत तक 100 मिलीसेकंड से कम विलंब हासिल करता है। इससे नियंत्रण उपयोगकर्ताओं को सहज और तत्काल महसूस होता है।

तकनीकी चुनौतियां अभी बाकी

इन प्रगतियों के बावजूद, आक्रामक बीसीआई को नियमित चिकित्सा उपचार बनाने से पहले कई बड़ी बाधाएं दूर करनी होंगी। लंबे समय तक जैव-अनुकूलता एक मुख्य चिंता बनी हुई है। शुरुआती परीक्षणों में प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया बहुत कम दिखी है, लेकिन विदेशी वस्तुओं के प्रति मस्तिष्क की प्रतिक्रिया का वर्षों या दशकों तक अध्ययन जारी रखना होगा। शोधकर्ताओं को उपकरणों के उन्नयन की चुनौती भी हल करनी होगी। बाहरी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के विपरीत, प्रत्यारोपित प्रणालियों को अतिरिक्त सर्जरी के बिना आसानी से बदला नहीं जा सकता।

तकनीकी प्रगति के साथ नैतिकता और सुरक्षा के सवाल भी जुड़े हैं। आक्रामक बीसीआई मस्तिष्क तक सीधा रास्ता बनाते हैं, जिससे तंत्रिका संबंधी डेटा की गोपनीयता और अनधिकृत पहुंच से सुरक्षा को लेकर चिंताएं पैदा होती हैं। चिकित्सा नैतिकता विशेषज्ञ पहचान प्रमाणीकरण, सूचना एन्क्रिप्शन और मस्तिष्क संबंधी डेटा के दुरुपयोग से सुरक्षा के सख्त मानकों की जरूरत पर जोर देते हैं। इस तकनीक के लिए मनोवैज्ञानिक जांच भी सावधानी से करनी होगी, क्योंकि मरीजों को ऐसी मशीनों के साथ तालमेल बिठाना पड़ता है जो उनके विचारों की व्याख्या करती हैं।

एक नजर में

• चीनी शोधकर्ताओं ने नेचर इलेक्ट्रॉनिक्स में खिंचाव-सहने वाले इलेक्ट्रोड का डिजाइन प्रकाशित किया। इससे इलेक्ट्रोड के पीछे खिंचने की समस्या का समाधान हुआ, जिसके कारण न्यूरालिंक के पहले मानव परीक्षण में 85 प्रतिशत इलेक्ट्रोड विफल हो गए थे
• सर्पिलाकार इलेक्ट्रोड को पारंपरिक डिजाइन की तुलना में खींचने के लिए सौवें हिस्से जितने बल की जरूरत होती है, जिससे ऊतक को कम नुकसान पहुंचता है और प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया घटती है
• चीन ने मार्च 2025 में अपना पहला आक्रामक बीसीआई नैदानिक परीक्षण शुरू किया और इस मुकाम तक पहुंचने वाला अमेरिका के बाद दूसरा देश बना
• मरीजों ने विचारों से कंप्यूटर, व्हीलचेयर और रोबोटिक कुत्ते नियंत्रित किए हैं। एक प्रतिभागी भुगतान वाला दूरस्थ काम फिर से करने लगा है
• झिरान मेडिकल और स्टेयरमेड समेत कई चीनी कंपनियां 2028 तक व्यावसायिक मंजूरी पाने की दिशा में आगे बढ़ रही हैं
• इस तकनीक को चीन की आगामी 15वीं पंचवर्षीय योजना में शामिल किया गया है और बीसीआई प्रक्रियाओं के लिए विशिष्ट चिकित्सा बिलिंग कोड तय किए गए हैं