脑机接口取得关键进展:新型“芯片纸”实现大脑与AI的高效无线连接
由美国哥伦比亚大学、斯坦福大学和宾夕法尼亚大学组成的研究团队近期公布了一项重要突破——一种被称为“皮层生物界面系统”(BISC)的新型脑机接口技术。该研究成果发表于《自然电子学》,有望为神经疾病的干预方式带来革命性转变。
超薄柔性设计,支持微创植入
BISC的核心优势在于其极致的微型化与柔韧性。整个系统被高度集成在一块厚度仅为50微米、体积约3立方毫米的硅芯片上,整体轻薄如纸。
不同于传统脑机接口常需开颅并占用较大颅内空间的“电子罐”式结构,BISC的柔性芯片可通过微小切口,像纸片般滑入大脑与颅骨间的硬膜下腔,紧密贴合脑表。这种设计不仅显著降低了手术创伤和排异反应风险,还依托成熟的半导体制造工艺,为设备量产和功能拓展提供了可能。
数据传输速度实现百倍级提升
BISC的性能表现同样令人瞩目。芯片上布设了多达65,536个电极,能够以高精度采集大脑神经信号。同时,其配备的无线数据链路具备高达100 MB/s的带宽,数据吞吐能力远超现有无线脑机接口设备。
这一特性使得大脑产生的复杂神经信号能像高清视频流一样被实时传输至外部设备进行处理,从而为大脑与人工智能之间的高效交互打下了坚实基础。
广泛应用前景:助力瘫痪、失语及失明患者
得益于高带宽与微创优势,BISC在神经科学与临床医学领域的应用潜力十分广泛。研究人员已在运动和视觉皮层对该系统进行了大量临床前试验,证实其具备出色的信号捕获能力和长期稳定性。
借助AI对神经信号的高效解析,该系统未来或可实现以下功能:
- 帮助瘫痪患者:通过脑控信号,实现肢体动作恢复或对智能设备的操控。
- 帮助失语症患者:将大脑语言区域的活动转化为语音或文本,实现“意念发声”。
- 帮助失明患者:通过刺激视觉皮层,部分恢复视觉感知。
未来方向:重塑人类与技术的关系
研究团队指出,BISC作为一种高分辨率接口,有望彻底改变从癫痫到瘫痪等多种神经疾病的传统管理方式。它将大脑皮层转变为一个双向交互的神经信息通道,不仅能读取外部数据,还可将大脑指令高速输出,与AI和外部环境进行深度融合。
目前,团队正致力于开发BISC的商业化版本,以加速其在临床与真实患者中的部署。这项创新不仅标志着脑机接口技术正由笨重的外部设备向轻薄化、生物融合的方向演进,还显著提升了人脑与人工智能之间的“通信带宽”。它为许多曾被认为是不可逆的神经损伤提供了系统性修复的可能性,预示着一场深刻的医疗变革以及人机融合的新纪元即将到来。
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