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復旦大學自主研發腦機芯片 無線、低耗能、輕量化

  實驗室中,幾只頭戴電極帽的小鼠靈活游走。電腦上同步顯示出五顏六色的波段。小鼠大腦發出的極為微弱的腦電信號被完整記錄下來。原來電極帽中藏有不如指甲蓋大的芯片。

  記者24日獲悉,參展第八屆中國(上海)國際技術進出口交易會的復旦大學的“全無線侵入式64通道腦機接口芯片模組”項目在上交會“十大人氣項目評選”中,摘得“鎮館之寶”稱號。

  該項目在單芯片上集成64個信號采集通道,實現了4米范圍內64通道全帶寬神經信號24小時不間斷記錄。據介紹,該項目研發成功前,國際上在該領域尚未有成熟先例。與國外同類商用產品相比,功耗降低了10倍,重量不足3克,成本僅為同類產品的一半。

  據了解,近年來,中、美、歐等國家和地區紛紛啟動腦科學計劃。采集并分析大腦活動的電信號,是研究大腦的一種重要手段,而腦機接口芯片,是相關科研儀器的核心部件。

  據研究團隊介紹,“無線”是這款芯片區別于市面同類產品的最大優勢。當下,腦機接口系統大都需要在實驗室動物上安裝記錄裝置,裝置需通過電纜與外部記錄系統相連。這種連接方式限制了生物體的活動范圍,線的糾纏與旋轉容易產生作用力,導致生物體腦部損傷。無線腦機接口芯片成功擺脫了線的束縛,更接近生物體自然狀態。

  “低功耗+長續航”是該芯片的另一大特點。許多無線技術芯片功耗較大,中途頻繁更換電池會打斷監測過程,干擾生物體自然狀態。

  經過研發團隊重點優化芯片的電路設計,降低了其功耗后,這款芯片能夠實現24小時連續工作,對生物體進行長時間、不間斷的數據監測。

  采訪中,記者了解到,“輕量化”是一大突破。團隊把大部分功能都集成在芯片上,將使整顆芯片面積小于16平方毫米,總重量不超過3克。

  事實上,腦機接口領域研究的相關應用,已在慢慢走近人們的生活,特別是醫療領域。據悉,以這款自研芯片為核心部件的無線腦機接口系統正在接受上海腦科學家的測試,有望在不久的將來,成為中國腦科學與類腦研究的利器。

  復旦類腦芯片與片上智能系統研究院助理研究員徐玲介紹,未來,這款芯片應用場景將集中在三個領域:認知障礙疾病的治療、運動康復,以及硬件設備控制。據透露,目前,研究院正與復旦大學附屬中山醫院合作開展靈長類動物實驗,將電極植入猴子腦內,無線采集多通道的腦電信號以了解癲癇病的發作機理,并實現預判和相關治療。此外,抑郁癥、狂躁癥、帕金森病、阿爾茨海默病等精神類疾病患者,也有望通過相關研究得到輔助治療。

  該芯片研發團隊核心成員呂良劍表示,芯片的優化工作仍將繼續,團隊也會繼續開展腦科學相關領域的研究。(記者 陳靜)

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編輯:夏雪

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