据《西班牙人报》网站12月13日报道，逆转重症并用意念操控设备的梦想似乎遥不可及，但如今却日渐接近现实。脑机接口（BCI）的发展日新月异，从几年前笨重的植入式设备，到如今由“神经连接”和“同步”生物技术等公司开发的小型芯片，可谓翻天覆地。
如今，一项新的突破有望彻底改变癫痫、瘫痪和失明的治疗方式。据美国哥伦比亚大学的研究人员介绍，除了对大脑基本功能的修复作用外，这项突破还将实现“人脑与人工智能（AI）之间流畅、高带宽的交互”。
这项近日发表在英国期刊《自然-电子学》上的研究成果，描述的系统不同于传统植入方式，而是采用了极端小型化和无线连接技术。
这项创新的关键在于“皮层生物接口系统”（BISC）。现有设备通常依赖穿过颅骨的导线或植入头部、胸部的电子“数据包”设备，而BISC系统的侵入性要小得多，且更隐蔽，也更容易植入。
哥伦比亚大学电气与生物医学工程教授、该研究主要作者之一肯·谢泼德指出：“我们的植入物是一个单一的集成电路芯片，薄到可以滑入大脑与颅骨之间的空隙，像一张湿纸片一样贴合在大脑上。”
BISC的技术规格相比现有技术实现了巨大的飞跃。该植入物采用互补金属氧化物半导体（CMOS）技术制造成单件集成电路。
这款柔性芯片厚度仅为50微米，总体积约3立方毫米，却拥有前所未有的元件密度：65536个电极、1024个同步记录通道和16384个刺激通道。
这一架构能够以先前系统无法达到的精度和分辨率捕获并调节大脑活动。
美国斯坦福大学教授、该研究合著者安德烈亚斯·托利亚斯表示：“BISC系统将大脑皮层表面转变为一个高效的接口，实现了与人工智能和外部设备之间高带宽、微创的读写通信。”
脑机接口开发中最大的挑战之一始终是数据传输问题。传统系统通常受到从颅骨引出的物理导线数量或低功耗无线连接的带宽限制。
BISC系统通过定制的超宽带无线链路打破了这一瓶颈，实现了每秒100兆比特的数据传输速度。这一数字至少是同类无线脑机接口设备带宽的100倍。
当埃隆·马斯克展示其所创“神经连接”公司首位植入患者用意念操控设计软件、玩《反恐精英2》等电子游戏时，这一技术曾大出风头。而BISC能够提供更加流畅、更具野心的功能。
该系统配备了一个便携式“中继站”：一个小型设备，可为植入物无线供电并管理双向通信，从而建立从大脑到任何外部计算机的直接无线网络。
安全性和临床可行性是BISC设计的核心优先事项。传统植入物使用插入大脑的电极，通常会面临信号退化问题以及长期组织反应，因为大脑倾向于在侵入的外来物周围形成瘢痕组织。
哥伦比亚大学欧文医学中心神经外科医生、该研究的临床合作者布雷特·扬格曼解释说：“脑机接口设备要发挥作用，关键在于在向大脑输入和输出信息时实现信息流的最大化，同时让设备外科手术植入的侵入性最小化。BISC在这两个方面都超越了现有技术。”
由于没有导线将植入物固定在颅骨上，也没有电极刺穿大脑灰质，该设备可随大脑一起移动，减少创伤，并实现稳定、长期的记录。这是监测耐药性癫痫等长期医疗应用不可或缺的要求。
这项技术的潜力超越了单纯的数据采集，深入到了人类意念的高级解码领域。托利亚斯一直致力于将此硬件与通过大型神经数据集训练的人工智能模型相结合。
凭借其高带宽的读写能力，BISC植入物为适应性神经假体铺平了道路，未来可能帮助丧失沟通能力的患者恢复语言能力，或为脊髓损伤患者恢复运动能力。 |
