Nat BME：一种低功耗的无线脑机接口在猴子和人身上的试用

脑机接口可以通过刺激（视觉和听觉）帮助恢复丧失的感觉能力，或恢复患有运动障碍（例如，由于肌萎缩性侧索硬化症（ALS），脑干中风或脊髓损伤的人）丧失的运动能力。在临床运动假体应用中，脑机接口通过大脑活动来估计用户的意图，并使用这种“解码的”意图来指导人自己的肢体或辅助设备，例如假肢或计算机光标。不同的神经传感器（脑电图，脑电图和皮层内电极）可以用作临床应用的脑机接口。但对于大多数应用而言，iBCI将进一步改进，使其适合广泛的护理标准人类临床使用。

方法：设计一种低功耗脑机接口电路，训练了三只雄性恒河猴（猴子J，R和L），以在二维平面中执行6mm半径虚拟光标的点对点移动，而另一只手臂则被轻轻约束。猴子对8个半径均匀分布在8厘米半径圆上的8个目标执行了中心向外和向后的任务。使用标准的神经外科技术，向猴子植入两个（96电极犹他州阵列（Blackrock Microsystems，Inc.）。阵列包含10×10的1mm微电极网格，相邻电极之间的中心到中心间距为400μm。 J和R的阵列被植入左皮质半球。一个进入主运动皮层（M1），另一个进入背运动前皮层（PMd）。参与者T5是一位右撇子，在研究时年龄63岁，其iBCI光标控制研究课程。参与者T5在主要（左侧）运动皮层的手臂区域植入了两个96通道皮质内硅微电极阵列（电极长度为1.5 mm，Blackrock Microsystems）。T5还进行了十次研究会议，从中我们分析了光标移动任务的2分钟持续时间。在他的任务中，计算机监视器上的一个1,000×1,000像素的网格被分成大小相等的灰色正方形的6×6或9×9网格。每个方格都是一个可选择的目标，在每个试验中，通过将其颜色更改为绿色，将随机提示一个方格为正确的目标。参与者必须选择正确的目标（这会导致试验成功），同时要避免选择其他任何不正确的目标（这会导致试验失败）。

结果：设计的专用电路的iBCIs所消耗的功率比以神经科学为基础的规范建造的IBCI要低一个数量级。这可能会产生高电极计数的无线iBCI，减少功率消耗，使这些电路能够支持数千个通道。推进脑机接口的临床应用。

原文链接：

Even-Chen, N., Muratore, D.G., Stavisky, S.D. et al. Power-saving design opportunities for wireless intracortical brain–computer interfaces. Nat Biomed Eng (2020). https://doi.org/10.1038/s41551-020-0595-9