近些年来，脑机接口（BMI）已成为恢复严重运动障碍患者交流和控制能力的一种有前途的解决方案。传统上，这类脑机接口系统尺寸大、耗电量大，实际应用受到限制。

近日，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员开发了一款新型小型薄片芯片，让那些尺寸比较大的设备相形见绌，这款芯片不仅尺寸更小，而且性能也非常出色。据研究人员表示，该设备是首个高性能微型脑机接口 (MiBMI)，它提供了一种极其小巧、低功耗、高精度和多功能的解决方案。

这款名为微型脑机接口（MiBMI）的设备是一个完全集成的系统，它由两个极其小巧的芯片组成。这意味着，所有的记录和处理都是在这两个总面积仅为 8 平方毫米的小薄芯片组成。相比之下，埃隆・马斯克的Neuralink 设备尺寸(约为 23 x 8 毫米)就显得相对较大了。

研究人员Shoaran表示：“MiBMI允许我们将复杂的神经活动转换成可读的文本，具有高精度和低功耗。这一进步使我们离实用的、可植入的解决方案更近了一步，这些解决方案可以显著提高患有严重运动障碍的个体的沟通能力。”

大脑到文本的转换包括解码当一个人想象书写字母或单词时产生的神经信号。在这个过程中，植入大脑的电极记录下与书写运动相关的神经活动。然后，MiBMI芯片组实时处理这些信号，将大脑预期的手部动作转换成相应的数字文本。

芯片上的整个脑机接口:在一个极小的集成系统上将大脑活动转换为文本。 来源:EPFL / Lundi13 - CC-BY-SA 4.0

这项技术可以让患者，尤其是患有锁闭综合症和其他严重运动障碍的患者，只需想着书写就能进行交流，脑机接口设备会将他们的想法转换成屏幕上可读的文字。

该研究的主要作者穆罕默德·阿里·沙耶里（Mohammed Ali Shaeri）表示：“虽然该芯片尚未集成到工作中的BMI中，但它已经处理了以前现场记录的数据，比如斯坦福大学谢诺伊实验室的记录，将手写活动转换为文本的准确率达到了91%，这个准确率令人印象深刻。”

可处理的字符数

该芯片目前可以解码多达31个不同的字符，这是任何其他集成系统无法比拟的成就。

Shaeri补充说：“我们有信心解码多达 100 个字符，但目前还没有包含更多字符的手写数据集。”

目前的 BMI 通过植入大脑的电极记录数据，然后将这些信号发送到另一台计算机进行解码。MiBMI芯片不仅能记录数据，还能实时处理信息——集成了一个192通道神经记录系统和一个512通道神经解码器。

为了能够处理由微型BMI上的电极收集到的大量信息，研究人员不得不采用一种完全不同的数据分析方法。

他们发现，当患者想象用手写字时，每个字母的大脑活动都包含非常特定的标记，研究人员将其命名为独特的神经密码(distinctive neural code, DNC)。微芯片只需要处理大约100字节的DNC，而不是为每个字母处理数千字节的数据。

这使得该系统速度快、精度高、功耗低。这一突破还缩短了训练时间，使学习如何使用 BMI 变得更容易、更方便。

这项神经技术的突破是集成电路、神经工程和人工智能领域专业技术极度微型化的壮举。在BMI 领域中，集成化和微型化是重点，这一创新在神经技术初创企业的新兴时代尤其令人振奋。EPFL 的 MiBMI 为该领域的未来提供了前景广阔的见解和潜力。

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