近日，中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心等，成功完成第二例侵入式腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)。

研究團(tuán)隊(duì)采用高通量無(wú)線(xiàn)侵入式腦機(jī)接口系統(tǒng)（WRS01），讓一位高位截癱患者能夠通過(guò)腦電信號(hào)穩(wěn)定地操控智能輪椅與機(jī)器狗，在真實(shí)生活場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)自主移動(dòng)與物品取用。

該患者于2022年因脊髓損傷導(dǎo)致高位截癱，2025年6月植入由腦智卓越中心等研發(fā)的腦機(jī)接口系統(tǒng)。經(jīng)數(shù)周訓(xùn)練，患者已能夠穩(wěn)定地控制電腦光標(biāo)與平板電腦。

團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將系統(tǒng)拓展至三維物理設(shè)備控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能輪椅與機(jī)器狗的連續(xù)、穩(wěn)定、低延遲操控，幫助患者在復(fù)雜日常場(chǎng)景中完成多項(xiàng)功能活動(dòng)。

01

系列技術(shù)突破

這一研究在技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)了系列突破。在神經(jīng)信息提取環(huán)節(jié)，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出高壓縮比、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(jì)數(shù)等數(shù)據(jù)壓縮方式。該混合解碼模型在噪聲環(huán)境下仍能高效提取有效信號(hào)，將腦控性能整體提升15%至20%。

針對(duì)真實(shí)環(huán)境中聲、光、電磁干擾及患者生理、心理狀態(tài)波動(dòng)導(dǎo)致的信號(hào)不穩(wěn)定問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)引入了神經(jīng)流形對(duì)齊技術(shù)，在高維動(dòng)態(tài)神經(jīng)信號(hào)中提取穩(wěn)定的低維特征，增強(qiáng)了解碼器的環(huán)境適應(yīng)性與跨天穩(wěn)定性。

▲微納電子加工平臺(tái)加工侵入式腦機(jī)接口柔性電極

團(tuán)隊(duì)同步研發(fā)在線(xiàn)重校準(zhǔn)技術(shù)，支持患者在日常使用中實(shí)時(shí)微調(diào)解碼參數(shù)，無(wú)需中斷操作進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)校準(zhǔn)，使系統(tǒng)性能持續(xù)保持高位，實(shí)現(xiàn)“越用越順暢”的用戶(hù)體驗(yàn)。

研究通過(guò)自定義通信協(xié)議，將系統(tǒng)從信號(hào)采集到指令執(zhí)行的端到端延遲壓縮至100毫秒以?xún)?nèi)，低于生理延遲水平，使患者的控制體驗(yàn)更加流暢自然。

02

“隨心所動(dòng)”

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，隨著患者對(duì)腦控外設(shè)的熟練掌握，任務(wù)相關(guān)的神經(jīng)活動(dòng)逐漸由廣泛的神經(jīng)元參與轉(zhuǎn)向少數(shù)高效神經(jīng)元主導(dǎo)，降低了認(rèn)知負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)外設(shè)的“內(nèi)化”操控，從神經(jīng)機(jī)制層面解釋了“隨心所動(dòng)”的成形過(guò)程。

在應(yīng)用拓展與社會(huì)融合方面，團(tuán)隊(duì)與地方殘聯(lián)合作，引導(dǎo)患者參與線(xiàn)上數(shù)據(jù)標(biāo)注等工作。

在技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)采取系統(tǒng)化推進(jìn)策略，以神經(jīng)界面電極為基礎(chǔ)，逐步構(gòu)建系統(tǒng)集成、算法優(yōu)化與應(yīng)用場(chǎng)景拓展的技術(shù)體系。

基于試驗(yàn)積累的數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)推出性能進(jìn)一步提升的系統(tǒng)升級(jí)版本（WRS02），通道數(shù)增至256。根據(jù)規(guī)劃，WRS02的首例臨床試驗(yàn)計(jì)劃于近期開(kāi)展。

隨著臨床數(shù)據(jù)的持續(xù)積累，高質(zhì)量神經(jīng)—行為數(shù)據(jù)將驅(qū)動(dòng)解碼算法升級(jí)與新場(chǎng)景開(kāi)發(fā)，形成“數(shù)據(jù)—?jiǎng)?chuàng)新”雙向增強(qiáng)的良性循環(huán)。

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心

責(zé)任編輯：侯茜