北腦二號”填補我國高性能侵入式腦機接口空白

顱內植入一片牽着柔軟細絲的小小薄膜，綁住雙手的猴子就能僅用“意念”控制機械臂，抓住“草莓”。這是4月25日亮相2024中關村論壇的一幕。我國科學家自主研發的“北腦二號”，填補了國內高性能侵入式腦機接口技術的空白，並在國際上首次實現獼猴對二維運動光標的靈巧腦控。

這是一片晶圓，上面整齊排布有兩列共計數十個電極。新華社記者張漫子 攝

腦機接口，大腦與外界設備溝通交流的“信息高速公路”，是新一代人機交互與人機混合智能的前沿技術。“簡言之，就是捕捉大腦電信號的微妙變化，解碼大腦意圖，實現‘意念’控制‘動作’，不動手也能隔空操控機器。”北京腦科學與類腦研究所所長羅敏敏説。

“北腦二號”亮相2024中關村論壇。（受訪者供圖）

腦機接口的性能，核心在於腦電信號捕捉的清晰度、轉化的精準度。前者靠電極，後者靠算法。

“北腦二號”的高性能，歸功於我國自研的3個核心組件：高通量柔性微絲電極、千通道高速神經電信號採集設備兩個硬件，以及基於前饋控制策略的生成式神經解碼算法。

電極，相當於一個“傳感器”。植入腦內，“讀取”腦電信號，其性能決定着捕捉腦信號的數量與質量。

北京芯智達神經技術有限公司業務發展總監李園介紹，“北腦二號”採用的柔性材料生物相容性高、無細胞毒性，能在電極絲上做出大量觸點，通道數高，信號捕捉能力強。

近距離觀察，這個電極又小又薄，牽出的電極絲直徑只有頭髮絲的十分之一到百分之一，絲上佈滿大量觸點，需在顯微鏡下才能看清。這一設計能極大降低對腦組織的損害，延長捕捉腦電信號的時間。

“它的有效通道數、長期穩定性，均達國際領先水平。不同於硬質電極，柔性微絲電極植入獼猴腦內一年後，仍能精確採集到腦電信號。”李園説。

算法，相當於一個“翻譯官”，把大腦意圖精準解析出來。“北腦二號”應用的算法是國內自研，能在大腦皮層神經活動與運動參數之間建立精確映射。

“腦機接口比拼的是安全、穩定、有效，這是一個系統性工程。”羅敏敏説，腦機接口鏈路長，涉及電極、芯片、算法、軟件、材料等多環節，關鍵技術有待進一步突破。

（記者 張漫子）