超高密度無線腦機接口問世：不扎針、不連線，單片成本僅25美元

美國哥倫比亞大學、斯坦福大學這些頂尖團隊聯手搞出了個大動靜。

一款叫BISC的腦機接口設備來了，不是往大腦里“扎針”，而是像貼郵票似的貼在大腦表面，還能無線“讀心”。

過去十年的侵入式腦機接口，光想想開顱手術就讓人犯怵，這回BISC的出現，怕是要徹底改變這個行業的玩法。

BISC的核心是一塊CMOS芯片，厚度才50微米，比頭發絲還薄。

本來以為這么薄的芯片功能會打折扣，后來發現它居然集成了65536個微型電極，還有信號供電電路、無線收發器這些全套部件。

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集成電路工藝在醫療微電子領域早就很成熟了，現在應用占比超70%，這也為它低成本量產打下了基礎。

對比一下現在主流的腦機接口設備，比如Neuralink初代產品，電極數量也就一千多個，BISC的65536個電極，數據采集精度可不是一個量級。

植入方式更是顛覆想象。

不用像以前那樣開顱，神經外科醫生只要在頭骨上開條細槽，把芯片滑進去貼好就行。

培訓一段時間就能上手，不用依賴那種昂貴的專用機器人。

它的體積效率是Neuralink的400倍，超薄設計讓身體不容易排斥，而且能跟著大腦一起運動，電極不容易移位，長期用下來更穩定。

無線功能也沒落下。

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

數據傳輸用的是脈沖式超寬帶技術，108Mbps的速率比藍牙快了100倍，功耗還不到5毫瓦。

如此看來，無線傳輸的速度和功耗難題，BISC算是解決得挺到位。

高密度腦機接口有個繞不開的麻煩，就是“功耗-性能-面積”這三者的平衡。

芯片面積就那么點，既要低功耗不損傷神經，又要低噪聲能準確采集信號，這事兒讓行業內糾結了好久。

BISC用了主動傳感、直接耦合加斬波放大的架構，這種設計在給定功耗和噪聲條件下，面積效率確實很高。

另外，6萬多個電極怎么高效讀出數據也是個難題。

研究團隊借鑒了圖像傳感器的設計，用時分復用技術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。

為了驗證設計，他們還自己搞了個數模混合通用驗證方法學。

本來用傳統仿真器得花幾個月，有了這個方法學，迭代速度快了不少。

動物實驗的結果也很亮眼，豬身上穩定工作了兩周，非人靈長類動物身上更是堅持了兩個月。

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

這一下改變了大家的認知，原來皮層表面信號不只是反映神經元群體的平均活動。

個人覺得，這種技術上的突破，不光是設備性能的提升，更是為神經科學研究打開了一扇新大門。

BISC一開始就瞄準了三個應用方向：脊髓損傷或截肢患者的運動控制、失明患者的視覺恢復，還有耐藥性癲癇的治療。

現在全球大概有5000名患者在用侵入式腦機接口，癲癇治療的緩解率也就30%左右，BISC的高密度精準調控，說不定能把這個比例提上去不少。

神經性疾病比如抑郁、失語，本質不是某個點出問題，而是整個神經網絡活動異常。

BISC能實現高分辨率的記錄和刺激，這為個性化治療提供了可能。

不過，它要真正落地臨床，還有個坎要過。

長期穩定性驗證是個大問題，材料和封裝技術還得再優化。

現在腦機接口人體試驗的平均隨訪周期也就一年，BISC得拿出兩年以上的穩定數據才讓人放心。

目前這項技術已經授權給了KamptoNeurotech公司，曾南宇博士擔任首席技術官。

短期來看，它會先作為科研平臺，供神經科學家做研究。

中期就聚焦那些明確的醫療需求，長期來看，它可能成為一個平臺化的技術體系。

腦機接口現在正從科研驗證往臨床可行過渡。

BISC這種低侵入、高密度、低成本還能量產的形態，說不定真能成為行業基礎設施。

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

這些聽起來有點科幻，但有了BISC這樣的技術突破，誰知道哪一天就實現了呢。