已经实现对20多种数字/物理设备的精准意念操控！脑机接口新突破来了

近日，国际权威期刊《先进科学》（Advanced Science）发表了由中国科学院上海微系统与信息技术研究所周志涛团队、脑虎科技陶虎团队、复旦大学附属华山医院毛颖/陈亮团队联合完成的重大研究成果——一款具备广泛兼容性的通用型植入式柔性脑机接口系统。

该系统搭载脑机操作系统，可灵活脑控多种物理和数字设备，已实现了对20多种数字/物理设备的精准意念操控，在相近训练时长下，信息传输速率（BPS）与马斯克Neuralink受试者水平相当。

值得关注的是，这是国内团队首次利用MEMS高通量、高分辨率柔性脑机接口开展的长期植入临床试验，为高通量柔性脑机接口的临床转化奠定了重要基础。

创新：兼顾性能与安全性

长期以来，脑机接口技术一直面临“高性能”与“高安全性”难以兼得的困境。

研究团队介绍，现有主流技术路线在信号采集方式上各有局限——

脑电图虽无创，但因信号需穿过头皮、颅骨等多层组织，衰减严重，导致信噪比低、时空分辨率有限，通常仅能实现简单指令的解码；

颅内脑电图虽能实现单神经元级别的高分辨率信号采集，却需穿透大脑皮层植入电极，对脑组织损伤大，易引发炎症和免疫反应，且覆盖范围有限；

传统皮层脑电图虽在创伤与性能之间取得平衡，但其电极密度低、设备体积大，不仅限制了解码精度，还往往需施行较大范围的开颅手术，增加了患者的手术风险与创伤。

针对这些痛点，研究团队创新性地采用半导体微纳制造工艺，成功研制出超柔性、高密度的256通道μECoG电极阵列。

脑虎科技研发的超柔性、高分辨率μECoG脑机接口系统

新民晚报记者了解到，这一电极密度达64通道/平方厘米，较传统的ECoG电极提升64倍，同时具备优异的贴服性——超薄网状记录区可紧密贴合大脑皮层，确保信号高保真采集，而加厚设计的引线区则保障了长期植入的机械稳定性。系统搭配定制化钛合金防水密封外壳与低功耗信号处理单元，最终实现了“高通量、高分辨率、低侵入”的三重技术突破。

长期：203天动物实验验证

为验证系统的长期安全性，研究团队在一只18月龄、体重30公斤的拉布拉多犬身上开展了长达203天的在体实验。

实验结果表明，该μECoG电极系统表现出卓越的长期稳定性：电极通道的信号频率特征在整个实验周期内保持一致，信噪比稳定在20dB以上，完全满足实时解码需求。

在运动解码精度方面，系统对拉布拉多犬三维运动的位置与速度解码准确度均保持在78%以上，其中Y方向（对应膝关节屈曲运动）解码准确度最高达90%，且各方向解码精度的波动极小，由此证明μECoG电极系统可稳定捕捉精细运动相关的神经信号。

动物实验和短期临床试验

更重要的是，实验结束后进行的免疫组织化学分析显示，电极植入区域与大脑对侧同源区域相比，未出现明显神经元丢失，星形胶质细胞、小胶质细胞等炎症标志物也未出现显著增多，充分验证了系统的长期稳定性和生物相容性。

临床：可兼容多个场景意念操控

在动物实验的基础上，研究团队进一步开展了临床验证。在一例运动区定位的唤醒手术中，仅经过7分钟的模型训练，患者就能通过μECoG电极系统控制大脑活动，完成乒乓球与贪吃蛇游戏——其中乒乓球游戏（一维运动控制）解码准确率达90%，贪吃蛇游戏（二维方向与速度控制）X、Y方向解码准确率分别达73%与79%，标志着该系统可快速适配人体，实现实时运动解码。

在另一项植入时长小于一个月的临床试验中，参与者累计完成25412次任务（总时长19.87小时），任务类型涵盖Center-out与WebGrids范式。这些任务要求参与者在4秒内将光标移至屏幕中的高亮目标并保持200毫秒，否则视为任务失败。为帮助参与者逐步适应基于运动想象的光标意念操控，研究采用渐进式训练：前6天用灵活固定算法优化控制体验；从第7天起，经约30分钟校准后，参与者无需额外辅助即可凭运动想象自主操控光标，最高比特率达到1.13比特/秒。面对更复杂的WebGrids任务，经界面优化，第9天时最高比特率进一步提升至4.15比特/秒，与马斯克Neuralink受试者水平相当。最终参与者通过XessOs脑机操作系统，成功实现了对大型复杂游戏、智能轮椅、智能家居和各种App等多场景的意念控制，充分展现出该系统广阔的临床应用前景。

研究团队表示，下一步将继续优化系统性能，积极推进技术转化，加速临床落地进程。此外，团队也期待该系统能为神经编解码机制等基础研究提供有力工具，进一步推动脑科学领域的重大突破。

原标题：《已经实现对20多种数字/物理设备的精准意念操控！脑机接口新突破来了》

栏目编辑：易蓉 题图来源：上观题图 图片来源：采访对象供图

来源：作者：新民晚报 郜阳