无线神经记录系统是未来十年脑机接口的重要发展趋势

时间：2022年4月19日

来源：medical Xpress

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植入式脑-机接口（BCI）已被证明在感觉和运动功能恢复以及神经系统疾病治疗领域是有效的。

For the freedom! Wireless neural recording system is a significant trend for BCI in the next decade — 一种典型的无线神经记录系统配置包括五个模块:(1)用于神经信号采集的植入电极;(2)处理芯片和控制器用于信号放大、滤波、复用、数字化和控制参数设置;(3)将数据无线传输到计算机或其他便携式设备，以供进一步的数据分析;(4)无线充电或感应线圈供电，供系统用电;(5)包装尺寸超紧凑，使用寿命长。得益于微机电系统(MEMS)、集成电路(IC)、无线传输和供电，以及机器学习算法，无线神经元记录系统正迅速向小型化、集成化和智能化方向发展。它不仅可以应用于严重运动障碍患者的医疗保健和互动，而且在未来的娱乐和军事场景中也有潜力。

植入脑机接口(植入式脑机接口，BCI)已被证明在感觉和运动功能恢复领域和神经功能障碍的治疗中是有效的。利用BCI记录系统，我们可以改变目前人类与机器和环境的交互方式，特别是帮助那些认知和行动不便的人重新获得行动能力，重新融入社会。然而，大多数报道的工作都集中在整个系统的一个简单方面，如电极、电路或数据传输，只有非常小的比例的系统是无线的。“一个微型、轻量级、无线、可植入的微系统是实现长期、实时和稳定监测自由移动的动物或人在自然条件下的关键，”

研究人员从五个紧密联系的子领域综述了无线皮层和皮层内神经元记录系统的最新进展。包括记录电极、处理芯片和控制器、无线数据传输、电源和封装。根据现有的技术缺陷，总结了这些系统面临的挑战，为未来长期和可靠的记录系统创建一条直接的道路。

“人类的大脑有800多亿个神经元;然而，目前的系统远远不足以处理这么大的数量。”因此，无线植入式神经元记录系统的发展仍然面临以下挑战:高吞吐量、无线传输、功耗和供电、热积累、最小化和寿命。

总之，无线植入式神经元记录系统是一个综合性强、跨学科融合的新兴研究领域。它涉及微纳制造、微电子、通信、能源、生物医学、脑科学和人工智能。随着上述技术的发展，未来10年，无线植入式BCI系统将更加小型化、集成化、智能化，在人类中得到更广泛的应用。