“北腦二號”填補我國高性能侵入式腦機接口空白

顱內(nèi)植入一片牽著柔軟細絲的小小薄膜，綁住雙手的猴子就能僅用“意念”控制機械臂，抓住“草莓”。這是4月25日亮相2024中關村論壇的一幕。我國科學家自主研發(fā)的“北腦二號”，填補了國內(nèi)高性能侵入式腦機接口技術的空白，并在國際上首次實現(xiàn)獼猴對二維運動光標的靈巧腦控。

這是一片晶圓，上面整齊排布有兩列共計數(shù)十個電極。新華社記者張漫子 攝

腦機接口，大腦與外界設備溝通交流的“信息高速公路”，是新一代人機交互與人機混合智能的前沿技術。“簡言之，就是捕捉大腦電信號的微妙變化，解碼大腦意圖，實現(xiàn)‘意念’控制‘動作’，不動手也能隔空操控機器?！北本┠X科學與類腦研究所所長羅敏敏說。

“北腦二號”亮相2024中關村論壇。（受訪者供圖）

腦機接口的性能，核心在于腦電信號捕捉的清晰度、轉(zhuǎn)化的精準度。前者靠電極，后者靠算法。

“北腦二號”的高性能，歸功于我國自研的3個核心組件：高通量柔性微絲電極、千通道高速神經(jīng)電信號采集設備兩個硬件，以及基于前饋控制策略的生成式神經(jīng)解碼算法。

電極，相當于一個“傳感器”。植入腦內(nèi)，“讀取”腦電信號，其性能決定著捕捉腦信號的數(shù)量與質(zhì)量。

北京芯智達神經(jīng)技術有限公司業(yè)務發(fā)展總監(jiān)李園介紹，“北腦二號”采用的柔性材料生物相容性高、無細胞毒性，能在電極絲上做出大量觸點，通道數(shù)高，信號捕捉能力強。

近距離觀察，這個電極又小又薄，牽出的電極絲直徑只有頭發(fā)絲的十分之一到百分之一，絲上布滿大量觸點，需在顯微鏡下才能看清。這一設計能極大降低對腦組織的損害，延長捕捉腦電信號的時間。

“它的有效通道數(shù)、長期穩(wěn)定性，均達國際領先水平。不同于硬質(zhì)電極，柔性微絲電極植入獼猴腦內(nèi)一年后，仍能精確采集到腦電信號?！崩顖@說。

算法，相當于一個“翻譯官”，把大腦意圖精準解析出來?！氨蹦X二號”應用的算法是國內(nèi)自研，能在大腦皮層神經(jīng)活動與運動參數(shù)之間建立精確映射。

“腦機接口比拼的是安全、穩(wěn)定、有效，這是一個系統(tǒng)性工程?！绷_敏敏說，腦機接口鏈路長，涉及電極、芯片、算法、軟件、材料等多環(huán)節(jié)，關鍵技術有待進一步突破。