Blackrock Neurotech 应用团队负责人谈如何构建脑机接口
Blackrock Neurotech 脑机接口部门应用团队负责人 Spencer Kellis 介绍,其团队由软件、临床神经科学和数据科学小组组成,工作覆盖与学术伙伴的神经科学研究到为 BCI 系统开发软件平台和算法。
技术方向
神经信号解码、语音与运动控制的研究和验证。
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Blackrock Neurotech 脑机接口部门应用团队负责人 Spencer Kellis 介绍,其团队由软件、临床神经科学和数据科学小组组成,工作覆盖与学术伙伴的神经科学研究到为 BCI 系统开发软件平台和算法。
研究发现自适应解码器在运动皮层脑机接口学习中会导致神经表征紧凑化,即任务信息集中在少数读出神经元和低方差群体模式中。实验数据显示,与固定解码器相比,使用闭环解码器适应(CLDA)时,达到80%分类准确率所需的神经元数量显著减少。
推荐理由:揭示了自适应解码器在提升性能的同时导致神经表征紧凑化的机制,为优化脑机接口长期稳定性提供理论依据。
加州大学旧金山分校团队在《Nature Neuroscience》发表研究,证明单一高密度皮层脑电(ECoG)植入物可支持严重瘫痪患者同时进行语音和手势的多效应器解码。
推荐理由:该研究验证了单一皮层脑电植入物同时解码语音与手势的可行性,为瘫痪患者恢复多模态自然交流提供了技术路径。
《自然·神经科学》发表研究亮点,介绍了一项发表于《自然·医学》的研究,该研究开发了一种双神经旁路系统,结合双向皮层内脑机接口与脊髓及皮层神经调控,旨在恢复四肢瘫痪患者的上肢运动和感觉。
推荐理由:该研究亮点介绍了结合双向皮层内脑机接口与神经调控的双神经旁路系统,展示了其在恢复四肢瘫痪患者上肢运动和感觉方面的潜力。
Nature Communications发表的一项研究提出了一种利用微皮层脑电(μECoG)记录中共享潜在动态的方法,以实现跨患者的语音解码。研究人员对8名患者进行了急性神经记录,发现尽管电极放置和神经解剖存在差异,控制发音肌肉的神经群体活动在患者间具有可对齐的低维结构。
推荐理由:该研究通过跨患者对齐共享的潜在动态,显著减少了语音脑机接口所需的个体化数据收集时间,为快速部署提供了新路径。
Nature Communications 发表研究提出感官引导的人机联合学习框架,旨在解决运动想象脑机接口(MI-BCI)训练慢且难的问题。该框架结合振动触觉刺激与样本重加权机制,实现用户神经模式生成与解码器优化的同步适应。
推荐理由:提出感官引导的人机联合学习框架,通过触觉反馈与解码器协同优化加速运动想象训练,为提升非侵入式脑机接口易用性提供新路径。
g.tec 指出超高密度 EEG 通过增加空间采样提升脑图谱精度,支持从 64 到 1024 通道的扩展。其 g.Pangolin 平台结合 g.HIamp 放大器可实现 1024 同步通道、8.6 mm 电极间距及 38.4 kHz 采样率。该技术兼容传统范式,助力神经解码与源定位研究。
Vassiliadis 等人研究表明,实时强化反馈可替代感觉反馈以提升脑机接口运动表现。该方法通过激活大脑奖励系统实现强化学习,在感觉反馈受限或受损时仍能改善运动控制。
Meta AI联合École Normale Supérieure、BCBL等发布Brain2Qwerty v2,用CTC异步解码加Qwen3-4B LoRA微调从MEG信号解码整句,最佳受试者WER 22%,较v1的52%约提升一倍。
推荐理由:原文梳理了v2相对v1在异步解码、数据规模和LLM接入上的具体改动与结果,读者可以了解非侵入脑到文本的可行路径。
加州理工学院团队在《Communications Biology》发表研究,探讨运动皮层(MC)在脑机接口(BMI)光标控制中的动态特性。研究发现,尽管不同持续时间的同向运动共享相同的MC初始条件,但长时程运动会使MC活动维持在低速度稳态直至达到目标。这种跨时长的群体动力学差异归因于外部输入的作用,强调了持续输入对运动皮层在运动过程中的关键影响。
推荐理由:揭示了不同时长BMI任务中运动皮层动态差异源于外部输入,为理解长期稳定控制提供新视角。
Blackrock Neurotech 介绍 ALS 患者 Casey Harrell 使用其技术的脑机接口恢复语音的经历。
研究人员利用8名瘫痪受试者植入的20个微电极阵列,首次绘制了人类中央前回(PCG)顶部在单神经元分辨率下的全面运动图谱。研究发现PCG包含四个主要功能区域:背侧手臂-手部区、中部语音区、腹上广泛调谐的面部区和腹下语音区,且各区域均存在可解码的全身运动表征。
推荐理由:该研究绘制了人类中央前回单神经元分辨率的全身运动图谱,揭示了四个功能分区及组合式神经编码,为优化脑机接口电极植入位置提供了依据。
Nature发表一项关于皮层内脑机接口(BCI)的研究,显示一名ALS瘫痪患者在19个月内累计超过3800小时独立使用该系统进行语音沟通和电脑操作。
推荐理由:展示了皮层内脑机接口在家庭环境中支持独立日常使用的可行性,为严重瘫痪患者恢复数字交互提供了实证依据。
1998年,格拉茨大学团队利用通用空间模式(CSP)算法处理64通道运动想象EEG数据,使受试者“g3”在实时实验中连续160次正确移动光标,达成首个100%准确率的脑机接口记录。该突破证实了信号处理与系统工程协同优化对高性能BCI的关键作用,CSP至今仍是运动想象解码的核心基准算法。
脑虎科技报道两名高位截瘫患者利用其“三全”脑机接口系统,分别在上海和南昌完成了跨越800公里的象棋对弈。上海患者通过脑控虚拟棋盘发送指令驱动南昌机器人落子,南昌患者则通过脑控外骨骼手套直接执棋。
推荐理由:展示了脑虎“三全”系统在跨城远程操控与精细动作恢复上的实际临床效果,体现了从光标控制到外骨骼及电刺激辅助的进阶路径。
Rice University and Baylor College of Medicine have joined the BrainGate consortium. The collaboration focuses on decoding cortical neural signals to control robotic assistive devices。
脑虎科技宣布其自主研发的全植入、全无线、全功能(“三全”)脑机接口系统完成第二例临床试验,帮助一名29岁高位截瘫美术教师实现自主进食与绘画创作。该系统采用柔性皮层电极置于硬膜下,结合50毫秒全链路超低延时与脑机接口驱动功能性电刺激技术(BCI-FES),构建了“意念-解码-刺激-动作”闭环,使患者术后1个月即可通过意念控制患侧手部完成精准抓握及书写等高难度动作。
推荐理由:展示了“三全”系统在第二例临床中的具体表现,特别是BCI-FES闭环技术在恢复高位截瘫患者精细动作方面的实际效果。
《Scientific American》杂志报道了 BrainGate 基于打字的辅助技术。该文章聚焦于利用脑机接口实现打字功能的辅助技术应用情况。
Neuralink公布其脑机接口产品Telepathy运行两年的临床进展,目前全球已有21名受试者(Neuralnauts)参与试验。数据显示部分受试者信息传输率超过8-10 bits/s,其中一名受试者在植入一周内达到10 BPS以上;通过想象手指移动,受试者实现了最高40词/分钟的打字速度。
推荐理由:披露了21名受试者的临床进展与数据,包括打字速度、信号质量改善及未来硬件迭代计划。
Neuralink 宣布其语音恢复技术获得美国 FDA 的突破性设备认定(Breakthrough Device Designation)。该认定旨在帮助因 ALS、中风、脊髓损伤、脑瘫或多发性硬化症等神经系统疾病导致严重言语障碍的患者恢复沟通能力。公司同步开放了患者登记通道,符合条件的用户可通过指定链接注册以参与后续临床计划。
推荐理由:官方确认获得突破性设备认定,明确了针对ALS等神经疾病患者的语音恢复技术路径及患者招募入口。