本日、中国科学院脳科学・知能技術優秀センターは、同センターが国内の科学研究機関や医療部門と協力して実施した第2回侵襲的ブレイン・コンピュータ・インターフェース臨床試験における新たな進展を発表した。この臨床試験は、技術的には 2 次元の画面カーソル制御から 3 次元の物理世界のインタラクションへの大きな移行を達成しました。
このブレイン・コンピュータ・インターフェース臨床試験を受けた患者は中年の男性患者でした。不運な転倒により、患者は脊髄損傷を負い、2022年に四肢麻痺となりました。1年以上のリハビリテーションにもかかわらず、状態は改善せず、頭と首だけが動くことができています。 2025年6月、患者には科学研究チームが開発したブレイン・コンピューター・インターフェース・システムが埋め込まれた。当初、2～3週間の訓練の後、患者は自分の思考でコンピューターのカーソル、タブレット、その他の電子機器を制御できるようになった。これは、研究チームによる侵襲性ブレインコンピューターインターフェイスの最初の臨床試験によって達成された行動レベルでもありました。周囲環境と相互作用する注入者の能力をさらに向上させるために、研究チームは、より新しい技術の導入を通じて、ブレイン・コンピュータ・インターフェースの応用シナリオを二次元スクリーンから三次元の物理世界に拡張することに成功した。現在では、脳の「思考」によって携帯電話やパソコンを使って一般人に近い動作速度を実現したり、具現化した知能ロボットを初期制御したりできるようになりました。
侵襲性ブレイン コンピューター インターフェイスは、フロントエンド センサーとバックエンド プロセッサーの 2 つの部分で構成されます。前面のセンサーの太さは髪の毛の約 100 分の 1 です。センサーは埋め込み装置の脳に約5～8mm埋め込まれ、埋め込み装置の頭蓋骨は3～5mm薄くされ、その後バックエンドプロセッサが埋め込まれます。プロセス全体は侵襲性が最小限に抑えられたプロセスです。
専門家らによると、フロントエンドセンサーは脳をつなぐネットワークケーブルに相当し、外部との接続やさまざまな情報のアップロード・ダウンロードを担うという。バックエンド プロセッサは、脳のこれらの弱い神経活動を、機械が理解できる言語であるデジタル信号に変換する役割を担っています。このようにして、移植された人は思考を通じて外部デバイスを制御し、生活を支援することができます。
今回発表された侵襲型ブレインコンピュータインターフェースシステムは、継続的かつ安定した低遅延の精密な制御が主な特徴であることが分かる。これらの目標を達成するために、科学研究チームは、高圧縮率および高忠実度のニューラルデータ圧縮技術を開発し、「パルス間隔に隣接するピーク周波数帯域パワー」と「スパイクカウント」といういくつかのデータ圧縮方法を革新的に統合しました。このハイブリッド デコード モデルは、比較的ノイズの多い神経信号の環境でも有効な情報を効率的に抽出することができ、全体的な脳制御性能を 15% ～ 20% 向上させます。
さらに、科学研究チームは、「空を横切る安定した神経集団の整列」や「オンライン再校正」などの主要なコア技術も征服したため、システムは患者の日常使用中にリアルタイムかつサイレントにデコードパラメータを微調整でき、埋め込み者がより快適に使用できるようになります。同時に、信号収集から周辺機器へのコマンド発行までのこのシステムのエンドツーエンド遅延も 100 ミリ秒未満に圧縮され、これは人体自体の生理的遅延よりも低くなります。これにより、患者のコントロール体験がよりスムーズになり、思考と行動がほぼ同期します。これに基づいて、科学研究チームは現在、インプラント受容者のさまざまなニーズに適応するためのさらなる応用シナリオを研究中です。
中国科学院の院士であり、中国科学院脳科学・知能技術優秀センターの学術ディレクターであるプー・ムミン氏は、電極は安全で脳内で長期安定しており、信号の記録と解読も安定していることが確認されたと述べた。これは、侵襲的なブレイン-コンピューター インターフェイスが実際の医療応用に向けて進むために必要なステップです。将来的には、関連技術は脳内での言語情報の解読など、より多くの用途に拡大されるでしょう。