高速神經寬頻介面，讓大腦和計算機之間傳輸速度達新高

腦機介面項目中所需的人造植入設備將於2021年開始進行臨床試驗。

近日，美國國防高級研究計劃局(DARPA)關於腦機介面的項目又有了新進展，其中參與該項目的一家名為Paradromics的初創公司表示，現在正在致力於開發一種將大腦連接到計算機的新技術，將實現以每秒千兆比特的速度傳輸數據，從而創建高速的神經寬頻介面。

此前7月份的時候，Paradromics獲得了美國國防部高級研究計劃署資助的1800萬美元，以用來開發人造植入設備。現在，該公司表示，預計將於2021年開始針對該設備進行臨床試驗。

近期，該公司專註於研發一種「皮質數據機」來恢復失去談話能力的人的語言表達功能，如幫助物理學家史蒂芬·霍金的Lou Gehrig病患者。

對此，Paradromics公司首席執行官Matt Angle表示：「當您將大腦連接到電腦時，您可以將大腦連接到計算機的任何硬體配置上，實現如語音、視頻等功能。醫學上，醫生無法輕易地讓人的眼睛重新看見光明。但是，通過用腦機介面代替人體的神經連接，可以顯著改善此前麻煩不斷的生活。」

目前，關於腦機介面技術的最新進展是癱瘓患者可以利用大腦的意識，通過神經植入物來控制假肢，該技術甚至讓使用者對假肢的接觸有些微的感覺。同時，在視覺研究領域，已有一種視網膜植入物可以通過腦機介面技術實現對視網膜色素沉著症患者的視覺的「恢復」。

但是該領域的一個重大突出問題還在於如何快速地向大腦發送更多信息，換言之，就是如何增加信號傳輸的帶寬。

現在最先進的技術，體現在一個叫做猶他陣列的系統中，該系統一次可以在大腦中安裝128個電極。

但Paradromics希望，當猶他陣列部署到幾十個電極的情況下，獨立信道的數量可以達到數十萬個。對此，Angle說道：「如果100個信道就可以達到現在的水平，那十萬個甚至一百萬個信道可以做的就非常之多了。」

為此，該公司正在開發神經輸入輸出匯流排（NIOB），以實現一種能夠閱讀和刺激大腦的腦數據機。NIOB採用的是可擴展的模塊化設計，每個厘米寬的晶元可容納約50000個超薄的微線，該晶元放置在大腦上。

其中，每個微線連接3-5個個體神經元，故而NIOB可以通過與神經元的電活動相互作用實現信號的傳輸。每次神經元發射信號時，就會釋放電脈衝，而這些脈衝會被微線記錄下來。通過微線，大腦能夠與計算機實現數據信息的互換。

據了解，布朗大學和哥倫比亞大學也在共同進行此項目的研究。

值得注意的是，為了達到預期的信號強度，目前微絲必須放置在腦中，這意味著植入NIOB需要進行一次風險極高的手術。

對此，Angel表示，腦外科手術雖然是侵入性的，但人們需要它。

隨著項目的一步步推進，腦機介面技術將會愈加成熟，但筆者認為，採取侵入性的方式終究不是優選，未來可以融合新材料等相關技術，實現非侵入式腦機介面，以實現技術的完善，並減少對患者的傷害。

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