哥伦比亚大学开发新型神经技术工具

赵桂芝 2024-12-11

近日，哥伦比亚大学生物实验室开发新型神经技术工具 BISC，介绍其构造、优势，在多方面有突破，最初研究针对视觉皮层等，正推动其临床转化，且为多领域人员提供诸多发展机会。

目前，哥伦比亚生物实验室在下一代脑机接口 (BCI) 领域的工作主要围绕其最近开发的一种新型神经技术工具，被称之为 BISC（皮层生物电子接口系统），实验室研究员利用它获得前所未有的大脑观察窗口。

BISC 是一种植入于硬膜下的 12×12 毫米面积的 µECoG，带有前端模拟电子元件、片上控制器、无线供电和射频收发器，完全集成在单个 CMOS 基板上。BISC 具有 65,536 个记录通道和 16,384 个刺激通道、1,024 个同步记录通道，总厚度仅为 50 µm，使其具有机械灵活性并与大脑表面贴合，

BISC 是一种平台技术，研究员利用它来以最高的时空分辨率表征神经活动并实现医学转化的潜力。同时，BISC 芯片作为基础，用于构建和封装额外的定制 2D 和 3D 材料，以快速迭代并创建大量可用于特定研究和应用的神经技术电子接口工具。

与其他 BCI 方法相比，BISC 在体积植入效率、电极密度和面积覆盖方面都取得了突破，同时创伤性极小，减少了组织损伤，并允许在体内长期操作。与其他系统不同，其他系统组装分立元件进行信号采集、调节和传输，这可能会限制通道数量，并且通常会植入长线和外围设备，导致体积庞大且具有侵入性，限制运动和行为，造成组织损伤，并增加感染风险，而 BISC 将所有这些组装到单个 ASIC 上。另外，最初的研究针对视觉皮层，以实现闭环系统来恢复视力，此外还成功记录了体感和运动皮层。

该项目为那些对揭示时空神经活动与行为之间联系这一基本神经科学问题感兴趣的人提供了许多激动人心的机会。对于那些对临床转化感兴趣的人，哥伦比亚大学生物电子系统实验室正与他们的合作伙伴、哥伦比亚大学和世界各地的顶尖神经外科医生和神经科学实验室一起努力，将这种新的神经技术工具应用于各种动物模型，并实现人体转化，以期缓解许多疾病。

对于材料工程师来说，这项工作是一项激动人心的挑战，处于医疗设备技术的最前沿，涉及封装、包装、电化学材料、机械和生化组织界面以及制造规模、产量和可靠性。而对于电路设计师来说，这项工作处于大规模、无线、低功耗和低噪声集成系统设计的最前沿。

最后，对于那些对计算神经科学和数据科学感兴趣的人来说，BISC 平台提供了许多前所未有的机会，可以应用机器学习等尖端技术来解码神经活动，并为所有这些领域的许多出版物提供激动人心的机会。

内容来源：哥伦比亚大学生物电子系统实验室官网

责任编辑：展源

审　　核：何发

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