今天小編分享的互聯網經驗:對标馬斯克Neuralink的腦虎科技發布7項研究,腦機接口進入探索性人體臨床,歡迎閲讀。
" 腦機接口和 AI 是一座橋的兩邊,我們各自在向對方發展。"7 月 6 日,在世界人工智能大會 -" 腦機智能與數字生命 " 主題論壇上,陶虎科技聯合創始人彭雷表示,碳基生命和硅基生命未來一定會走到一起。
自腦機接口(BCI)概念提出至今,已經有 50 年歷史,當下已經進入多個醫療場景,開始探索性人體臨床試驗。現階段,侵入式腦機接口有三大技術路線并行,分别是:
硅基硬質電極系統,也是目前唯一 FDA 批準可應用于人體植入的腦機接口產品;血管支架電極,美國公司 Synchron 已于去年獲批人體臨床試驗,雖然采集通道數較少,但該路線侵入視窗小,安全性較高;柔性電極系統,通過 MEMS 技術做高通量電極,腦電采集通道可實現成千上萬的跨越,也是 " 科技狂人 " 馬斯克的 Neuralink,與國内腦虎科技、階梯醫療、微靈醫療等多家腦機接口公司選擇的技術路徑。
侵入式腦機接口當前還存在一系列待突破的挑戰和問題,首先面對大腦 860 億神經元,腦機接口能夠采集的通道數在高通量的情況下也僅能采集上千通道的神經元,尚且不能滿足精确解析大腦的要求,信号采集的" 高通量 "依然是各家正在跨越的難題;第二則是侵入式技術不得不面對的 " 創口 " 問題,開顱手術帶給患者的創傷是植入者必須考慮的問題,微創的探索也一直在持續;第三則是植入體的長期在體問題,除了解決生物相容性的問題,還需在長期在體的情況下仍能保持采集、讀寫信号的準确度。
針對上述問題,腦虎科技經過兩年多的發展,于昨日發布了七項研究結果,從柔性電極、動物試驗、探索性人體試驗三個維度介紹了新近的探索和成果。
絲蛋白與 MEMS 電極混合的多模态電極:用蠶絲蛋白做光纖,外面包裹上 MEMS 電極,實現用光刺激,同時用 MEMS 來采集一個完整的多模态的閉環的調控,可支持 128 通道的信号采集。另外,該電極硬度可變化,植入之前比較硬,能夠插入腦組織,插入之後它水化,剛度就會慢慢變軟,比傳統的石英光纖低 4 個數量級。
類蚊口器仿生神經探針電極:為實現電極在硬腦膜外的微創植入,腦虎科技嘗試采用 " 類蚊仿生神經探針 ",在外部采用較硬的撐開結構再加上較柔軟柔性電極進行采集。通過這一構造,可以無需硬腦膜移除手術," 我們用類蚊口器的形态,讓它本身的硬度可以直接穿透硬腦膜,這樣不用把硬腦開剖開再植入,直接可以将硬腦膜穿透,穿透的過程也不會損害到電極,另外植入也可避開血管,避免損傷。" 彭雷在發布會中介紹道。
腦機接口植入犬類并完成運動解碼實驗:在拉布拉多犬 Neo 身上中植入腦機接口產品 NeuroInterface 第二代,配合 256 通道的皮層電極,放置在其 M1 運動區,後端通過數字腦電圖機來做信号采集跟處理,并配合以算法跟解碼軟體,以預測它的腿部運動軌迹跟腦電解碼出來軌迹之間的相關性。結果顯示:兩者軌迹相關性為 80% 以上,解碼延遲在 30 毫秒内。
恒河猴實現通過意念打遊戲:恒河猴 " 悟空 " 經過學習之後,植入 256 通道的皮層電極加上 NeuroInterface 植入體,通過腦電儀、算法跟雲平台做解碼。通過 RNN 模型(300 萬參數集的回歸神經網絡)來做訓練,實現遊戲指令的控制。
恒河猴實現通過意念打遊戲的實驗效果
另外,其發布 3 項探索性人體臨床試驗:2023 年 2 月;完成一項 256 通道柔性深部電極的植入手術,成功實現單神經元 Spike 信号記錄;
2023 年 5 月,基于柔性皮層腦機接口技術,實現漢語言解碼與合成,通過術中臨時植入 256 通道柔性皮層電極,結合後端腦電采集設備,術中記錄受試者發音過程中的腦電信号,實現漢語語音解碼和合成 ;
2023 年 6 月 , 基于柔性皮層腦機接口技術,實現重要腦功能區定位,通過植入 256 通道皮層電極,結合自主開發的後端腦電采集設備和處理軟體,采集并分析受試者語言任務中的腦電信号,實現患者術中語言區實時定位,指導外科醫生精準切除腦區病灶,保留患者的重要腦功能。
随着腦機接口及類腦智能的迅速發展,特别在國家 " 腦科學 " 計劃的推進和支持下,腦機接口相關應用進入臨床場景的周期也将逐步縮短,未來用于術中功能定位診斷的腦機接口應用有望率先進入臨床試驗、獲批拿證,這一領網域的新進展也值得持續關注。