美國(guó)哥倫比亞大學(xué)、斯坦福大學(xué)這些頂尖團(tuán)隊(duì)聯(lián)手搞出了個(gè)大動(dòng)靜。

一款叫BISC的腦機(jī)接口設(shè)備來了，不是往大腦里“扎針”，而是像貼郵票似的貼在大腦表面，還能無(wú)線“讀心”。

過去十年的侵入式腦機(jī)接口，光想想開顱手術(shù)就讓人犯怵，這回BISC的出現(xiàn)，怕是要徹底改變這個(gè)行業(yè)的玩法。

BISC的核心是一塊CMOS芯片，厚度才50微米，比頭發(fā)絲還薄。

本來以為這么薄的芯片功能會(huì)打折扣，后來發(fā)現(xiàn)它居然集成了65536個(gè)微型電極，還有信號(hào)供電電路、無(wú)線收發(fā)器這些全套部件。

體積只有3立方毫米，往大腦表面一貼，幾乎不占地方。

最讓人驚喜的是它的成本，單片居然能控制在25美元以下。

要知道，CMOS集成電路工藝在醫(yī)療微電子領(lǐng)域早就很成熟了，現(xiàn)在應(yīng)用占比超70%，這也為它低成本量產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。

對(duì)比一下現(xiàn)在主流的腦機(jī)接口設(shè)備，比如Neuralink初代產(chǎn)品，電極數(shù)量也就一千多個(gè)，BISC的65536個(gè)電極，數(shù)據(jù)采集精度可不是一個(gè)量級(jí)。

植入方式更是顛覆想象。

不用像以前那樣開顱，神經(jīng)外科醫(yī)生只要在頭骨上開條細(xì)槽，把芯片滑進(jìn)去貼好就行。

培訓(xùn)一段時(shí)間就能上手，不用依賴那種昂貴的專用機(jī)器人。

它的體積效率是Neuralink的400倍，超薄設(shè)計(jì)讓身體不容易排斥，而且能跟著大腦一起運(yùn)動(dòng)，電極不容易移位，長(zhǎng)期用下來更穩(wěn)定。

無(wú)線功能也沒落下。

供電用的是磁耦合共振式，和手機(jī)無(wú)線充電原理類似，但13.56MHz的共振頻率讓能量傳輸效率更高。

數(shù)據(jù)傳輸用的是脈沖式超寬帶技術(shù)，108Mbps的速率比藍(lán)牙快了100倍，功耗還不到5毫瓦。

如此看來，無(wú)線傳輸?shù)乃俣群凸碾y題，BISC算是解決得挺到位。

高密度腦機(jī)接口有個(gè)繞不開的麻煩，就是“功耗-性能-面積”這三者的平衡。

芯片面積就那么點(diǎn)，既要低功耗不損傷神經(jīng)，又要低噪聲能準(zhǔn)確采集信號(hào)，這事兒讓行業(yè)內(nèi)糾結(jié)了好久。

BISC用了主動(dòng)傳感、直接耦合加斬波放大的架構(gòu)，這種設(shè)計(jì)在給定功耗和噪聲條件下，面積效率確實(shí)很高。

另外，6萬(wàn)多個(gè)電極怎么高效讀出數(shù)據(jù)也是個(gè)難題。

研究團(tuán)隊(duì)借鑒了圖像傳感器的設(shè)計(jì)，用時(shí)分復(fù)用技術(shù)把所有電極接到同一組放大器上，還改成了讀出電荷的方式，速度一下就提上來了。

為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)，他們還自己搞了個(gè)數(shù)模混合通用驗(yàn)證方法學(xué)。

本來用傳統(tǒng)仿真器得花幾個(gè)月，有了這個(gè)方法學(xué)，迭代速度快了不少。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也很亮眼，豬身上穩(wěn)定工作了兩周，非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物身上更是堅(jiān)持了兩個(gè)月。

更意外的是，他們還在靈長(zhǎng)類視覺皮層觀測(cè)到了行波信號(hào)，這以前可是沒手段能捕捉到的。

這一下改變了大家的認(rèn)知，原來皮層表面信號(hào)不只是反映神經(jīng)元群體的平均活動(dòng)。

個(gè)人覺得，這種技術(shù)上的突破，不光是設(shè)備性能的提升，更是為神經(jīng)科學(xué)研究打開了一扇新大門。

BISC一開始就瞄準(zhǔn)了三個(gè)應(yīng)用方向：脊髓損傷或截肢患者的運(yùn)動(dòng)控制、失明患者的視覺恢復(fù)，還有耐藥性癲癇的治療。

現(xiàn)在全球大概有5000名患者在用侵入式腦機(jī)接口，癲癇治療的緩解率也就30%左右，BISC的高密度精準(zhǔn)調(diào)控，說不定能把這個(gè)比例提上去不少。

神經(jīng)性疾病比如抑郁、失語(yǔ)，本質(zhì)不是某個(gè)點(diǎn)出問題，而是整個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)異常。

BISC能實(shí)現(xiàn)高分辨率的記錄和刺激，這為個(gè)性化治療提供了可能。

不過，它要真正落地臨床，還有個(gè)坎要過。

長(zhǎng)期穩(wěn)定性驗(yàn)證是個(gè)大問題，材料和封裝技術(shù)還得再優(yōu)化。

現(xiàn)在腦機(jī)接口人體試驗(yàn)的平均隨訪周期也就一年，BISC得拿出兩年以上的穩(wěn)定數(shù)據(jù)才讓人放心。

目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)授權(quán)給了KamptoNeurotech公司，曾南宇博士擔(dān)任首席技術(shù)官。

短期來看，它會(huì)先作為科研平臺(tái)，供神經(jīng)科學(xué)家做研究。

中期就聚焦那些明確的醫(yī)療需求，長(zhǎng)期來看，它可能成為一個(gè)平臺(tái)化的技術(shù)體系。

腦機(jī)接口現(xiàn)在正從科研驗(yàn)證往臨床可行過渡。

BISC這種低侵入、高密度、低成本還能量產(chǎn)的形態(tài)，說不定真能成為行業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施。

未來，聽障、視障人士可能靠它恢復(fù)感官，普通人或許能通過它看見紅外光、紫外光，甚至VR不用戴設(shè)備就能沉浸式體驗(yàn)。

這些聽起來有點(diǎn)科幻，但有了BISC這樣的技術(shù)突破，誰(shuí)知道哪一天就實(shí)現(xiàn)了呢。