想象一下自己被判处——或者生来就被判处——无期徒刑，并且没有假释的可能。监狱将是你自己的身体。在这座监狱里，你可能会被电击而抽搐，或者脑部出血，或者被堵住嘴巴而无法说话，或者被戴上镣铐而无法移动手臂或腿，甚至无法获得光明。

但患有癫痫、中风、肌萎缩侧索硬化症和失明等疾病的人们不需要想象这些，因为无论他们的生活质量在很多方面有多高，他们每天都面临着这些限制。理论上，脑机接口（BCIs）可能是“假释”的一条途径，但根据该研究的资深作者之一肯·谢泼德（Ken Shepard）的说法自然电子学纸 ☀包含 65,536 个电极和 1,024 个通道的无线硬膜下脑机接口, — 目前的脑机接口对于大多数患者来说并不是越狱。

“大多数植入式系统都是围绕一个电子罐构建的，这些电子罐占据了体内巨大的空间，”谢泼德说，他是该项目的工程负责人，也是哥伦比亚大学刘氏电气工程教授、生物医学工程教授和神经科学教授。

但这并不意味着谢泼德没有提供任何希望——远非如此。事实上，他是哥伦比亚大学工程与应用科学学院和斯坦福大学 Enigma 项目研究人员的一员，该项目的非凡新 BCI——大脑皮层生物接口系统 (BISC)——可能会带来永久的解放。

正如主要临床合作者、哥伦比亚大学神经外科助理教授 Brett Youngerman 所解释的那样，对于需要 BCI 能够提供的躯体缓解的患者来说，BISC 是一个巨大的进步。“有效的脑机接口设备的关键是最大限度地提高进出大脑的信息流，”Youngerman 说，“同时使设备在手术植入过程中尽可能具有微创性。”BISC 在两个方面都超越了以前的技术。”

Youngerman 表示，这是因为，与 Shepard 描述的那些笨重的罐不同，薄如纸的 BISC“可以通过颅骨上的微创切口插入，并直接滑到硬膜下腔的大脑表面。”更好的是，BISC 既没有电线，也没有脑穿透电极，这一改进可以减少组织反应性和信号衰减。时间。”

那么，BISC 卓越设计的秘诀是什么？超导体,成熟的技术和制造方法开启了 BISC 大规模生产的未来。谢泼德说：“半导体技术使这一切成为可能。”因为半导体允许小型化，从而将计算机的处理能力从多个银行金库的体积缩小到单个钱包的大小。“我们现在正在为医疗植入物做同样的事情，允许复杂的电子设备存在于体内，同时几乎不占用任何空间。”

高带宽无线 BISC 将三种半导体技术结合到一个芯片上，是厚度仅 50 微米的单硅芯片上的 BCI。

互补金属氧化物半导体 (CMOS) 集成电路拥有 65,536 个电极、1,024 个记录通道和 16,384 个刺激通道，其体积不到典型大脑植入物的千分之一，并且像被舔过的邮票一样，可以弯曲以粘附到几乎任何表面 - 在本例中是大脑的表面。

由于它又小又薄（尽管它包含用于记录和刺激的模拟组件，加上无线电源电路和电源管理、无线电收发器和数字控制电子设备），邮票大小的 BISC 可以通过头骨上的微小开口植入。其外部中继站可以将 BISC 连接到任何计算机，吞吐量为 100 Mbps，比任何竞争对手的无线 BCI 高出一百倍。

BISC 使用人工智能模型对高带宽录音进行解码，以识别身体运动、感官信息、大脑状态，甚至意图。正如 Shepard 所解释的那样，“通过将所有内容集成在一块硅片上，我们展示了大脑接口如何变得更小、更安全且功能更加强大。”

新地图集已经广泛报道 BCI 的新发展和机遇这个领域随着新公司的出现而迅速扩张，其中包括来自哥伦比亚大学和斯坦福大学研究团队的 Kampto Neurotech。正如 Kampto 创始人兼 BISC 首席工程师 Nanyu Zeng 所说：“这是构建 BCI 设备的一种根本不同的方式。通过这种方式，BISC 的技术能力超出了竞争设备多个数量级。”因此，Kampto 目前正在制造用于研究用途的 BISC。

脑机接口不仅能缓解身体和神经损伤，还能提供对计算机和控制论设备的新的、甚至更高级的控制。“这可能会改变我们治疗大脑疾病的方式、我们与机器交互的方式，以及最终人类与人工智能互动的方式，”谢泼德说。

来源：哥伦比亚大学