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复旦大学自主研发脑机芯片 无线、低耗能、轻量化

  实验室中,几只头戴电极帽的小鼠灵活游走。电脑上同步显示出五颜六色的波段。小鼠大脑发出的极为微弱的脑电信号被完整记录下来。原来电极帽中藏有不如指甲盖大的芯片。

  记者24日获悉,参展第八届中国(上海)国际技术进出口交易会的复旦大学的“全无线侵入式64通道脑机接口芯片模组”项目在上交会“十大人气项目评选”中,摘得“镇馆之宝”称号。

  该项目在单芯片上集成64个信号采集通道,实现了4米范围内64通道全带宽神经信号24小时不间断记录。据介绍,该项目研发成功前,国际上在该领域尚未有成熟先例。与国外同类商用产品相比,功耗降低了10倍,重量不足3克,成本仅为同类产品的一半。

  据了解,近年来,中、美、欧等国家和地区纷纷启动脑科学计划。采集并分析大脑活动的电信号,是研究大脑的一种重要手段,而脑机接口芯片,是相关科研仪器的核心部件。

  据研究团队介绍,“无线”是这款芯片区别于市面同类产品的最大优势。当下,脑机接口系统大都需要在实验室动物上安装记录装置,装置需通过电缆与外部记录系统相连。这种连接方式限制了生物体的活动范围,线的纠缠与旋转容易产生作用力,导致生物体脑部损伤。无线脑机接口芯片成功摆脱了线的束缚,更接近生物体自然状态。

  “低功耗+长续航”是该芯片的另一大特点。许多无线技术芯片功耗较大,中途频繁更换电池会打断监测过程,干扰生物体自然状态。

  经过研发团队重点优化芯片的电路设计,降低了其功耗后,这款芯片能够实现24小时连续工作,对生物体进行长时间、不间断的数据监测。

  采访中,记者了解到,“轻量化”是一大突破。团队把大部分功能都集成在芯片上,将使整颗芯片面积小于16平方毫米,总重量不超过3克。

  事实上,脑机接口领域研究的相关应用,已在慢慢走近人们的生活,特别是医疗领域。据悉,以这款自研芯片为核心部件的无线脑机接口系统正在接受上海脑科学家的测试,有望在不久的将来,成为中国脑科学与类脑研究的利器。

  复旦类脑芯片与片上智能系统研究院助理研究员徐玲介绍,未来,这款芯片应用场景将集中在三个领域:认知障碍疾病的治疗、运动康复,以及硬件设备控制。据透露,目前,研究院正与复旦大学附属中山医院合作开展灵长类动物实验,将电极植入猴子脑内,无线采集多通道的脑电信号以了解癫痫病的发作机理,并实现预判和相关治疗。此外,抑郁症、狂躁症、帕金森病、阿尔茨海默病等精神类疾病患者,也有望通过相关研究得到辅助治疗。

  该芯片研发团队核心成员吕良剑表示,芯片的优化工作仍将继续,团队也会继续开展脑科学相关领域的研究。(记者 陈静)

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编辑:夏雪

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