中國科學院腦科學與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心發(fā)布該中心與國內(nèi)科研機構(gòu)及醫(yī)療單位合作開展的第二例侵入式腦機接口臨床試驗取得的新進展。本次臨床試驗在技術(shù)上實現(xiàn)了從二維的屏幕光標控制，到三維的物理世界交互的重大轉(zhuǎn)變。
接受本次腦機接口臨床試驗的是一位中年男性患者。由于一次不幸摔倒，這位患者在2022年因脊髓損傷導(dǎo)致四肢癱瘓，經(jīng)過一年多的康復(fù)，情況未有改善，僅剩頭頸部可以活動。2025年6月，患者植入了科研團隊開發(fā)的腦機接口系統(tǒng)。起初，該患者經(jīng)過2到3周的訓練，能夠?qū)崿F(xiàn)憑借意念對電腦光標、平板電腦等電子設(shè)備的控制，這也是科研團隊第一例侵入式腦機接口臨床試驗時植入者達到的行為水平。為了進一步提高植入者對周圍環(huán)境的交互能力，研究團隊在此基礎(chǔ)上，通過更多新技術(shù)的引入，成功將腦機接口應(yīng)用場景從二維屏幕拓展到了三維物理世界。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)讓使用者通過大腦“意念”實現(xiàn)接近常人使用手機和電腦的操作速度，以及初步控制具身智能機器人的能力。
侵入式腦機接口由兩部分組成，前端的傳感器和后端的處理器。前端的傳感器粗細只有一根發(fā)絲百分之一左右。傳感器大約5到8毫米嵌入到植入者的大腦里面，并在植入者顱骨上打薄3到5毫米，然后將后端處理器嵌入進去，整體是一個整個微創(chuàng)的過程。
專家稱，前端的傳感器相當于連接大腦的網(wǎng)線，負責連接到外部世界，上傳、下載各種信息。后端的處理器負責把大腦的這些微弱的神經(jīng)活動轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，也就是機器能夠讀懂的語言。這樣植入者就能通過意念來實現(xiàn)操控外部設(shè)備，輔助其生活。
據(jù)了解，連續(xù)、穩(wěn)定、低延遲的精準控制是這次發(fā)布的侵入式腦機接口系統(tǒng)的主要特點，為了實現(xiàn)這些目標，科研團隊開發(fā)了高壓縮比、高保真的神經(jīng)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，并創(chuàng)新性地融合了“尖峰頻段功率相鄰脈沖間隔”與“尖峰脈沖計數(shù)”幾種數(shù)據(jù)壓縮方式。這套混合解碼模型，即便在神經(jīng)信號相對嘈雜的環(huán)境中，也能高效提取有效信息，將腦控性能整體提升了15%到20%。
除此以外，科研團隊還攻克了“跨天穩(wěn)定神經(jīng)流行對齊”“在線重校準”等關(guān)鍵核心技術(shù)，使系統(tǒng)能在患者日常使用過程中，實時、無聲地微調(diào)解碼參數(shù)，讓植入者越用越順手。與此同時，這套系統(tǒng)從信號采集到指令下發(fā)到外設(shè)的端到端延遲，也壓縮到了100毫秒以內(nèi)，低于人體自身的生理延遲，這使得患者的控制體驗更加流暢，意念與動作幾乎同步。在此基礎(chǔ)上，目前科研團隊還在研究更多應(yīng)用場景，以適應(yīng)植入者不同的需求。
中國科學院院士、中國科學院腦科學與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心學術(shù)主任蒲慕明介紹，證實電極在大腦中的安全性，長期的穩(wěn)定性，并且信號的記錄和解碼也都穩(wěn)定，這是侵入式腦機接口邁向?qū)嶋H醫(yī)療應(yīng)用必須走的一步。將來相關(guān)技術(shù)會拓展出更多的應(yīng)用，例如解碼大腦里的語言信息等。