纸薄“脑芯片”BISC：为大脑与AI打开高速接口的新一代植入式设备

一款如纸般轻薄的新型脑机接口植入设备正被研究团队视为未来人机交互方式的关键一环。它被命名为“皮层生物接口系统”（BISC），整套系统围绕一块超薄、超小型的单芯片展开，却能在不大幅侵入颅腔空间的前提下，为大脑与外部计算机乃至人工智能系统建立起高速双向数据通道。

研究团队认为，这项技术有望改变癫痫、脊髓损伤、渐冻症、中风及失明等多类神经疾病的诊疗方式，也可能成为人类与人工智能更直接协同的基础设施。

与传统“罐装”电子学脑机接口不同，BISC把放大器、数据转换、射频收发、电源管理等所有关键电路全部压缩进一块经减薄处理的CMOS芯片中，厚度约50微米、总体体积仅约3立方毫米，可以像一张湿纸巾一样滑入颅骨与大脑表面之间的狭小空间并顺应脑表弯曲。芯片上集成了6.5万余个电极，提供1024路同时记录通道和1.6万余路刺激通道，再通过一种自定义的超宽带无线链路，把最高可达100 Mbps的数据传输出颅——这一无线吞吐量被称为“至少比现有无线脑机系统高出两个数量级”。

在系统架构上，BISC由三部分组成：负责与大脑直接接触的单芯片植入体、佩戴在体表的“中继站”，以及一整套专用软件与指令集。植入芯片通过无线功率链路由中继站供电，同时经超宽带射频完成海量神经数据的高速传输；而中继站在外部网络中则表现为一台普通的Wi‑Fi设备，使任何计算机都能像接入路由器一样接入“大脑接口”。研究人员基于这套平台采集的大规模神经数据，训练并测试了用于解码意图、知觉和内部状态的机器学习与深度学习模型，验证了高带宽接口对“读写大脑”的重要性。

在临床路径上，来自哥伦比亚大学及纽约长老会医院的神经外科和癫痫团队已经在动物模型中探索植入手术，并验证了该芯片在脑表长期、稳定记录神经信号方面的可行性；目前，人类受试的早期研究正在推进，主要聚焦于在手术过程中的短期记录。医生强调，BISC可以通过小切口将芯片送入硬膜下空间，且不需要穿透脑组织或用导线将植入物固定于颅骨，从而在理论上减少组织反应和长期信号衰减的风险。项目还与宾夕法尼亚大学等团队合作，在运动皮层和视觉皮层开展了广泛的术前实验，一些科研人员看好它作为未来整合光、声等多模态神经接口平台的潜力。

为了推动技术走向真实世界应用，哥伦比亚大学与斯坦福大学的研究者共同创立了衍生企业 Kampto Neurotech，由项目核心工程师之一领衔，正开发面向前临床研究的商用版本，并寻求资源推动其在人体中的长期应用。团队认为，依托成熟半导体工艺的“大规模制造”优势，BISC在可扩展性和性能指标上远超目前的同类植入设备，且为未来脑‑AI融合系统提供了一个可持续迭代的平台。随着人工智能与神经工程交叉领域的快速发展，研究人员预期，这类超高分辨率、全无线、可编程的脑机接口，不仅将重塑神经疾病的治疗方式，也可能改变人类与机器交互乃至与人工智能共处的根本模式。

编译自/scitechdaily