无线脑机接口芯片

相信大家都发现身边很多电子产品都是“无线”的，比如无线鼠标、无线耳机、无线投影等等。似乎所有的电子设备都在向“无线”方向发展。当然，世界上最先进的“脑机接口”也不例外。

近年来，脑计算机接口(BCI)技术的受欢迎程度很高。这项技术带来了突破性的变化，使“意念控制”成为现实——用户只需在脑海中思考一下，就可以控制电脑完成想要的任务，比如在电脑屏幕上打字，或者控制机械臂完成各种动作。

然而，一直以来，脑机接口基本都是有线的，即需要很多数据线将大脑中的传感器阵列连接到计算机上，计算机接收信号，然后驱动外部设备实现各种操作。

近日，BrainGate公司展示了全新的“无线脑机接口”（BWD）系统，它由两部分构成，一部分是位于大脑皮质内的电极阵列，另一部分是位于体外的无线发射器。无线发射器固定在使用者的头部，与大脑运动皮层内的电极阵列相连。其中，无线发射器是一个5 厘米大小、43克重的小型装置，代替了传统脑机接口用于传输来自大脑内部传感器信号的电缆。

最近，BrainGate公司展示了一种新的“无线脑机接口”(BWD)系统，该系统由两部分组成，一部分是位于大脑皮层的电极阵列，另一部分是位于体外的无线发射器。无线发射器固定在使用者的头部，并与大脑运动皮层中的电极阵列相连。其中，无线发射器是一个尺寸为5cm、重量为43g的小型设备，它取代了传统脑机接口所使用的电缆来传输大脑内部传感器的信号。

这个“无线脑机接口”系统有两个特点。首先，它没有传统脑机接口繁琐的线缆约束；其次，它能以“全带宽保真”和“单神经元分辨率”传输大脑信号。也就是说，它可以实现高带宽、高精度的无线信号传输。

BrainGate研究人员发表在IEEE Transactions on Biomedical Engineering上的研究成果显示，两名瘫痪的实验者使用BWD在平板电脑上点击并码字，其点击的准确度非常接近码字的速度，这表明这种无线脑机接口系统传输信号的保真度与有线系统几乎相同。

“我们通过实验证明，我们开发的无线系统在功能上非常接近有线系统。”布朗大学工程学助理教授、BrainGate研究联盟成员约翰·西梅拉(John Simeral)说。“两者的信号记录和传输保真度非常相似，也就是说有线设备的那套解码算法也可以为我们所用。我们设备的优点是用户不会被线缆束缚，可以说是创造了一种全新的体验。”

在此之前曾有媒体报道称并不看好无线脑机接口设备，因为其带宽较低、实际表现和体验不佳等。对此，BrainGate的研究人员表示，他们开发的这套无线脑机接口包含一个完全侵入式的皮质内系统，这是首款能够传输皮质内传感器记录的全频谱信号的设备。这种高宽带无线信号使得基础人类神经科学以及临床研究成为可能，而有线的脑机接口想实现这一点很难。这项（无线脑机接口）研究，在未来脑机接口发展的道路上迈出了至关重要的一步。

在此之前，有媒体报道称不看好无线脑机接口设备，因为其带宽低，性能和体验差。对此，BrainGate的研究人员表示，他们开发的无线脑机接口包含一个完全侵入性的皮质内系统，这是第一个能够传输皮质内传感器记录的全光谱信号的设备。这种高带宽的无线信号使得基础的人类神经科学和临床研究成为可能，而有线的脑机接口很难实现这一点。这项(无线脑机接口)研究在未来脑机接口的发展中迈出了至关重要的一步。

研究人员还指出，“与传统的脑机接口测试环境相比，我们的实验可以在家里进行。”上述两位因脊髓损伤而瘫痪的受试者分别为3 5岁和6 3岁。没有任何电缆限制，他们可以一天24小时使用无线脑机接口设备。显然，这为研究人员提供了更长、更多的实验数据基础，包括实验者休息时的脑信号数据。

布朗大学工程学教授、布朗大学卡尼脑科学研究所研究员、BrainGate临床试验负责人Leigh Hochberg说:“通过这种无线脑机接口系统，我们可以在家里长时间观察实验者的大脑活动，这种方式在以前几乎是不可能的。例如，了解神经信号如何随时间演变。这将极大地帮助我们设计和优化解码算法，为瘫痪患者提供无缝、直观、可靠的通信和移动康复。凭借低功耗和长待机时间，无线脑机接口设备有望在未来取代有线设备。

这个被称为BWD的无线脑机接口系统是由布朗在布朗工程学院教授ArtoNurmikko的实验室中首先开发出来的。它能以最小的功耗传输高保真信号。实验数据显示，两台设备同时开启，以每秒48兆比特的速度记录200个电极的神经信号，续航时间超过36小时。

“尽管BWD已经在基础神经科学研究领域应用了数年，但在BrainGate的试验版本中使用这一系统之前，还需要进行额外的测试并获得监管机构的许可。人体实验是脑机接口技术发展的关键环节，我很荣幸成为推动人类使用脑机接口团队的一员。更重要的是，我们论文中描述的无线技术有助于我们找到下一代神经技术(如全植入大脑高密度无线电子接口)的关键。”努尔米科说。

早在2012年，BrainGate研究团队便取得了重要的研究成果，试验者能够通过脑机接口操作多维机器人假肢。此后，研究团队不断改进和优化脑机接口系统，让试验者能够做更多事情，比如在码字、使用各种APP等等。

早在2012年，BrainGate研究团队就取得了重要的研究成果，实验人员能够通过脑机接口操作多维度的机器人假肢。此后，研究团队不断改进和优化脑机接口系统，让实验者可以做更多的事情，比如码字，使用各种app等等。