美國哥倫比亞大學(xué)、斯坦福大學(xué)及賓夕法尼亞大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合宣布，一種名為皮層生物界面系統(tǒng)（BISC）的全新腦機(jī)接口已經(jīng)問世，展現(xiàn)出變革性的臨床潛力。這種腦機(jī)接口是一款如紙般輕薄的單芯片植入體，速度遠(yuǎn)快于當(dāng)今最先進(jìn)的腦機(jī)接口，可實(shí)現(xiàn)大腦與人工智能（AI）的高速無線連接，為治療多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病帶來了新的曙光。相關(guān)論文發(fā)表在新一期《自然·電子學(xué)》雜志上。
像紙一樣薄的單芯片植入體。圖片來源：哥倫比亞大學(xué)
這一突破的核心在于，BISC能將復(fù)雜的電子設(shè)備高度集成于一塊厚度僅為50微米、總體積約3立方毫米的硅芯片上。不同于以往需要占據(jù)巨大顱內(nèi)空間或需切除部分顱骨植入的“電子罐”，這款柔性芯片能通過顱骨上的微創(chuàng)切口，直接滑入大腦和顱骨之間的硬膜下腔，像紙片一樣貼合在大腦表面。這種設(shè)計(jì)不僅極大降低了手術(shù)創(chuàng)傷和組織排異風(fēng)險(xiǎn)，更利用半導(dǎo)體行業(yè)的大規(guī)模制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的微型化與可擴(kuò)展性。
芯片內(nèi)部集成了65536個(gè)電極，配合100兆字節(jié)/秒的超寬帶無線數(shù)據(jù)鏈路，其數(shù)據(jù)吞吐量至少是現(xiàn)有同類無線設(shè)備的100倍。這使得大腦神經(jīng)信號(hào)能以極高的分辨率實(shí)時(shí)傳輸至外部計(jì)算機(jī)。
在實(shí)際應(yīng)用層面，BISC的高帶寬與微創(chuàng)特性為神經(jīng)科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)帶來了深遠(yuǎn)影響。研究團(tuán)隊(duì)利用該平臺(tái)在運(yùn)動(dòng)和視覺皮層進(jìn)行了廣泛的臨床前測試，驗(yàn)證了其記錄質(zhì)量和穩(wěn)定性。借助AI模型對(duì)海量神經(jīng)數(shù)據(jù)的解碼，這一系統(tǒng)有望幫助癱瘓病人重新控制肢體或外部設(shè)備，幫助失語癥患者實(shí)現(xiàn)“意念說話”，甚至為失明患者重建視覺感知。
研究團(tuán)隊(duì)表示，這種高分辨率設(shè)備有潛力徹底改變從癲癇到癱瘓的神經(jīng)系統(tǒng)疾病管理方式。BISC將皮層表面轉(zhuǎn)化為一個(gè)有效的“門戶”，使大腦能夠與AI及外部設(shè)備進(jìn)行高帶寬的“讀寫”交流。
目前，團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)BISC芯片的商業(yè)版本，旨在推動(dòng)其在臨床前及未來人類患者中的應(yīng)用。
