凡亿专栏 | 瑞士成功研发全球首个微型脑机接口芯片!
瑞士成功研发全球首个微型脑机接口芯片!

脑机接口概念自问世以来,被认为有望带来可帮助运动障碍患者恢复沟通和身体控制能力的解决方案,且有可能扩展到语音合成和手写辅助领域,一直被各国探索研发,然而现有的脑机接口设备体积庞大、耗电量高,实际应用少,急需解决。

近期,瑞士洛桑联邦理工学院和Neuro X 研究所组成的研究团队,成功开发出一款微型脑机接口(MIBMI),这也是全球首个高性能、微型脑机接口系统,为渐冻症(ALS)患者提供了一种小巧、低功耗、高精度且多功能的解决方案,能够在芯片上实现脑与文本的直接通信。

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该芯片不仅提高了脑机接口的效率和可扩展性,而且为具有实用意义的、完全植入式脑机接口设备铺平了道路,有可能显著提高患有肌萎缩性侧索硬化症 (ALS) 和脊髓损伤等疾病的患者的生活质量。

据了解,MiBMI 由两块超薄芯片组成,总面积仅为 8mm2,比目前已有产品更适合植入式应用,因为它有着最小的侵入性,可确保在临床和现实生活环境中使用的安全性和实用性。同时,它也是一个完全集成的系统,这意味着它可以同时实现数据记录和处理。

研究人员表示“MiBMI 允许我们将复杂的神经活动转换为可读文本,具有高精度和低功耗。这项进步使我们更接近实用的、可植入的解决方案,这类解决方案可以显著提高严重运动障碍患者的沟通能力。”

这项技术允许个人,尤其是患有闭锁综合征和其他严重运动障碍的个人,通过简单地思考写作来进行交流,从而将其想法转换为屏幕上的文本显示给其他人。

项目主导者 Mohammed Ali Shaeri 表示,MiBMI 能够以 91.3% 的准确率将这种手写活动的神经信号转换为文本。此外,研究人员在一项体内实验中解码了大鼠对六类声学刺激的神经反应,准确率达 87%。

现有脑机接口设备往往都依赖于外部计算机,而植入大脑的电极部分只是用来负责收集电信号,然后将这些信号发送到外部计算机进行解码。

相对于此,MiBMI 可以在记录数据的同时进行处理,它集成了 192 通道神经记录系统与 512 通道神经解码器,可以说是极端微型化领域的突破性壮举,结合了集成电路、神经工程和 AI 方面的专业知识。

Mahsa Shoaran 表示:我们的目标是开发一种通用的 BMI,可以针对各种神经系统疾病进行定制,为患者提供适用性更广泛的解决方案。

该项研究及具体细节已发表在知名杂志《IEEE固态电路》上。

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