全无线神经信号记录系统本文图片来自微信公众号“复旦大学”
在实验室里，几只戴着电极帽的老鼠轻盈地行走，而实验者的计算机同时以完美记录的彩色带——的形式显示从老鼠大脑发出的非常微弱的脑电波信号。使这一切成为可能的秘密隐藏在电极帽内比指甲还小的芯片中。
第八届中国（上海）国际技术进出口博览会上，由专家观众投票选出的“十大热门项目”结果揭晓。复旦大学“全无线侵入式64通道脑机接口芯片模块”项目表现突出，荣获“博物馆之宝”称号。
在该项目研制成功之前，国际上在该领域还没有成熟的先例。该项目将64个信号采集通道集成到单芯片中，可实现4米范围内64通道全带宽神经信号的24小时不间断记录。与海外同类商用产品相比，功耗降低10倍，重量不足3克，成本仅为同类产品的一半。
研发原创脑机接口芯片并取得多项突破
认知大脑被称为生命科学的最后前沿。采集和分析大脑活动电信号是研究大脑的重要手段，而脑机接口芯片是相关科研设备的核心部件。
芯片研发团队核心成员吕良建表示，2023年开始研究时，国内脑科学和类脑研究的水平已经很高，但一位独立知识分子表示，国内的科研水平装备属性还不够。由于他们的权利很少，而且大部分实验设备都依赖进口，所以他们想自主开发一款国产的脑活动记录装置。
项目技术路线图
在上海市科委重点基础研究项目支持下，复旦大学类脑芯片与片上智能系统研究院与华东师范大学脑功能基因组教育部重点实验室“开发已启动” 。基于神经科学家确定的各种指标需求的“芯片”和“无线大脑活动记录系统”。其中，芯片是最核心的部件。
复旦芯片的最大优势是无线。到目前为止，许多脑科学实验中使用的脑机接口系统都需要在实验动物体内安装记录设备，并用电缆将该设备连接到外部记录系统。虽然这种连接方法限制了生物体的活动范围，但电线的缠绕和旋转很容易产生力量，对生物体造成脑损伤。无线脑机接口芯片成功摆脱了电线的束缚，让生物体能够自由移动，接近自然状态。无线充电允许您以与公交读卡器类似的方式为设备充电。
该芯片的另一大特点是功耗低、电池寿命长，可以24小时连续运行。有些芯片使用40 mAh 纽扣电池只能连续运行1-2 小时。频繁更换电池会扰乱监测过程并扰乱有机体的自然状态。
此外，“重量更轻”也是一个重大进步。如果实验设备太重，会给小鼠的活动造成很大的负担，影响其活动。为了实现这一目标，团队将大部分功能集成在片上，降低了对外部器件的要求，使得芯片总面积小于16平方毫米，模块体积小于3立方厘米，我做的总重量不到100克。不得超过3克。这种集成也在一定程度上降低了芯片制造的材料成本。
这项重大原创科研成果的背后是一支“小而精”的本土团队，最具挑战性的项目有七名芯片设计人员，但算上这些，光是两个团队就有十多人。
应用场景：预测癫痫发作并可能帮助盲人“重获”视力
近年来，脑机接口芯片已成为国际集成电路领域的研究热点。事实上，脑机接口研究领域的相关应用正在慢慢进入人们的生活，尤其是在医疗领域。
以该芯片为核心部件的无线脑机接口系统正在上海神经科学家的测试中，有望成为未来我国神经科学和类脑研究的有力工具。复旦大学类脑芯片与片上智能系统研究院副研究员徐凌表示，未来复旦自主研发芯片的应用场景将集中在认知障碍治疗和运动康复三个领域。说他会猜。以及硬件设备控制。
目前，该研究所正在与复旦大学中山医院合作，在灵长类动物身上进行实验，在猴子大脑中植入电极，无线采集多通道脑电信号，为神经科学家研究癫痫和癫痫发作的机制提供依据。预测和预测。相关治疗。此外，相关研究也显示出作为抑郁症、躁狂症、帕金森病和阿尔茨海默病等精神疾病的辅助治疗的前景。
视觉感知和运动感知的研究方向是当前脑机信号研究的热点。通过在盲人视网膜下植入芯片，盲人可以通过想象“挥手”的感觉来“获得视力”，而瘫痪患者则可以通过芯片将大脑控制信号发送到计算机。从而控制机械臂。开展活动。
非植入式芯片已被人们广泛接受，将应用于更多人的日常生活中。近年来预计的一项应用是脑机芯片与智能硬件的结合。例如，非植入式芯片可以将脑电信号传输到手机等智能设备，完成“确认”、“回复”、“发送”等简单任务。这意味着，未来你可能不需要手动操作，而只需在脑海中想象某些功能即可。
科幻电影中所谓的机器“读心术”依赖于解码脑电波，将其与书面文字关联起来，但这需要大量的收集和训练，“我们的研究正在朝这个方向发展。”我们正在取得进展。 ”研究员邹巧莎说。
来源：澎湃新闻
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