植入脑机接口 创口小如针眼

小鼠神经信号处理接口电路与电脑相连，就可以采集到脑电信号。

本报记者 金鑫 摄

本报讯 （记者 杨珍莹）一只小老鼠，颅内被植入了一片神经元几乎感受不到的超薄、超柔、高通量神经信号采集芯片。当小鼠运动、进食时，与神经信号处理接口电路直接相连的电脑就可以实时反映其脑电信号的变化情况……近年来，脑机接口正在打开人类的“脑洞”：2020年9月，埃隆·马斯克创办的脑机接口企业Neuralink（神经链接）公司，将一枚看起来像硬币的微型脑机接口设备，植入小猪的大脑内部，并根据采集到的信号，成功预测了小猪的行进路线；今年5月，斯坦福大学的研究者利用商用硬质犹他电极，让瘫痪患者不用手也能快速打字。

在2021世界人工智能大会即将召开之际，记者走进中科院上海微系统所，揭开了由微系统所自主开发的“免开颅微创植入式高通量柔性脑机接口”的神秘面纱。据介绍，该系统可应用于临床重大脑疾病诊治和脑功能探索，是解决渐冻症、高位截瘫、癫痫等重大脑疾病的重要手段，也是“人机物”三元共融万物感知的核心技术。

脑电极如何植入到大脑当中？科研人员在现场做出了解释。首先，需要应用和电脑CPU芯片类似的工艺，制作出头发丝般粗细的柔性脑电极；然后再在麻醉后的小鼠大脑上轻轻开一个小孔，直径甚至比毛孔还小，尽可能减少创伤；然后将脑电极植入后，小鼠仍可灵活自由地活动，留在大脑内部的神经电极则可以把小鼠的脑电波传入电脑，后期可进行解码与人工智能预测。

中科院上海微系统与信息技术研究所副所长陶虎研究员告诉记者，微系统所自主开发的“免开颅微创植入式高通量柔性脑机接口”，在植入创伤、长期在体安全性等关键指标方面，目前已达到甚至部分超越了马斯克的脑机接口公司Neuralink。

研究团队现场还展示了实验动物内容与自动手术植入机器人。在植入过程中，脑机接口通过脑立体定位仪精准找出所需植入的脑区，可视化电极在脑谱图的位置，并使用自动手术机器人完成微创植入。该过程实现了10微米级别精度控制，节约了80%的植入时间成本，最终植入尺度小于输液针孔口径。

“我们目前已实现单器件集成2640通道，马斯克Neuralink公开报道数据为单器件1024通道。”陶虎说，“此外，相较国外植入式的脑接口，我们团队主要聚焦于微创免开颅的脑机接口技术，也就是因为我们的电极非常小，可以在头颅骨上打一个小孔就能放进去，有点像平时我们做针灸一样，带来的创伤是非常小的。”

记者了解到，目前该系统已应用于鼠、兔、猴等多种动物模型，并能够实现术后急性信号（术后30分钟内）采集和长达8个月的稳定神经信号跟踪。

“大脑是我们最重要也是最复杂的一个器官，也是相对于其他动物更具有优势的器官。脑机接口作为人类大脑和外界装备以及外界世界直接沟通的一个渠道，它可以充分发挥我们大脑的优势。”陶虎说。

据悉，陶虎研究团队使用有线、无线记录两种脑电信号采集模式，完成了包括癫痫在内一系列动物疾病模型的搭建与采集。团队可以按需定制电极种类与动物疾病模型，目前已为包括深圳先进院、华山医院、瑞金医院等在内的20多家科研院所和医院提供脑机接口关键器件与装备、植入手术培训。

“未来3到5年内最大的用途就是临床，去治疗重大的神经疾病，希望帮助患者恢复感知和运动能力。之后的10年到15年，运用的方向将走得更远些。”陶虎说。”