密歇根大學(xué)首次使用無(wú)線植入物進(jìn)行人體腦部記錄

隨著腦機(jī)接口技術(shù)領(lǐng)域從實(shí)驗(yàn)演示轉(zhuǎn)向?qū)嶋H臨床應(yīng)用，密歇根大學(xué)剛剛?cè)〉昧死锍瘫降某删停@可能使高性能無(wú)線腦機(jī)接口成為現(xiàn)實(shí)，幫助那些患有癱瘓、失語(yǔ)和其他挑戰(zhàn)性條件的人們。在一名人類患者體內(nèi)成功測(cè)試了完全植入式設(shè)備，標(biāo)志著神經(jīng)技術(shù)領(lǐng)域的新紀(jì)元，通過(guò)腦與計(jì)算機(jī)之間的通信恢復(fù)失去的功能正逐漸接近日常臨床應(yīng)用。

在腦機(jī)接口（BCI）技術(shù)的一個(gè)重要進(jìn)展中，密歇根大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了首次人體記錄，使用了 Paradromics 的 Connexus 設(shè)備——這是一種無(wú)線、完全植入式的腦機(jī)接口設(shè)計(jì) ，旨在幫助那些患有嚴(yán)重神經(jīng)系統(tǒng)疾病的人們恢復(fù)通信和運(yùn)動(dòng)能力。

該手術(shù)于2025年5月14日進(jìn)行，在癲癇手術(shù)期間，該設(shè)備被暫時(shí)放置在患者負(fù)責(zé)處理聲音和記憶的顳葉上。這個(gè)機(jī)會(huì)使團(tuán)隊(duì)能夠安全地測(cè)試設(shè)備捕捉神經(jīng)信號(hào)的能力，而不會(huì)給患者增加風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樵撌中g(shù)已經(jīng)需要進(jìn)入大腦。

Connexus 因其緊湊的尺寸——小于一角硬幣——和高密度的 421 個(gè)微電極而脫穎而出，每個(gè)電極比人的頭發(fā)還要細(xì)。與許多早期的腦機(jī)接口不同，它們通常依賴于較少的電極并需要外部電線，Connexus 被設(shè)計(jì)為完全可植入。

該設(shè)備收集單個(gè)神經(jīng)元的電信號(hào)，通過(guò)一根細(xì)導(dǎo)線將其傳輸?shù)叫夭恐踩氲氖瞻l(fā)器。然后，數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線方式發(fā)送到外部計(jì)算機(jī)，在那里人工智能算法解釋信號(hào)模式并將其轉(zhuǎn)換為動(dòng)作，例如移動(dòng)光標(biāo)或生成合成語(yǔ)音。

這種高分辨率方法與其他從大腦表面甚至血管內(nèi)部監(jiān)測(cè)神經(jīng)元群體的 BCI 系統(tǒng)有所不同。Connexus 通過(guò)針對(duì)單個(gè)神經(jīng)元，旨在提供更精確和細(xì)致的大腦信號(hào)解碼，這對(duì)于恢復(fù)自然通信速度和提高設(shè)備性能至關(guān)重要。例如，BCI 技術(shù)的最新進(jìn)展已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了接近每分鐘 78 個(gè)單詞的意圖語(yǔ)音解碼；然而，目標(biāo)是達(dá)到自然對(duì)話的速度，即大約每分鐘 130 個(gè)單詞。

外科團(tuán)隊(duì)使用了一種專門(mén)設(shè)計(jì)的、類似 EpiPen 的儀器來(lái)植入設(shè)備，這表明該手術(shù)可以使用全世界神經(jīng)外科醫(yī)生熟悉的工具來(lái)執(zhí)行。隨著這項(xiàng)技術(shù)的成熟，預(yù)計(jì)這將有助于促進(jìn)更廣泛的采用和更安全的臨床實(shí)踐。

Paradromics 的重點(diǎn)不僅在于技術(shù)創(chuàng)新，還在于耐用性和長(zhǎng)期安全性。之前動(dòng)物研究表明，該設(shè)備可以在兩年半以上保持穩(wěn)定的信號(hào)質(zhì)量而不退化。該公司現(xiàn)在正在準(zhǔn)備臨床試驗(yàn)，等待監(jiān)管批準(zhǔn)，該試驗(yàn)將招募十名參與者，并監(jiān)測(cè)設(shè)備的安全性、性能以及對(duì)患者生活的影響，為期一年。

Connexus 的潛在應(yīng)用不僅限于恢復(fù)言語(yǔ)和運(yùn)動(dòng)能力。通過(guò)在單個(gè)神經(jīng)元層面解碼神經(jīng)信號(hào)，這項(xiàng)技術(shù)有一天可能通過(guò)直接從大腦活動(dòng)中解讀情緒或不適來(lái)幫助解決心理健康問(wèn)題或慢性疼痛。

這種更廣泛的愿景反映了 BCI 領(lǐng)域日益增長(zhǎng)的勢(shì)頭，該領(lǐng)域吸引了超過(guò) 20 億美元的投資，并由 Neuralink 和 Synchron 等公司所挑戰(zhàn)，每家公司都在追求獨(dú)特的技術(shù)策略。

在密歇根大學(xué)，這一突破是開(kāi)發(fā)更可靠、侵入性更小、能夠?yàn)榛颊邘?lái)長(zhǎng)期益處的下一代 BCI 的一項(xiàng)更大努力的一部分。該團(tuán)隊(duì)的工作建立在數(shù)十年的 BCI 研究基礎(chǔ)上，超越了早期設(shè)備（如需要外部連接器且長(zhǎng)期使用可能導(dǎo)致組織損傷的猶他陣列）的限制。