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Paradromics即将启动侵入式脑机接口的首次人体临床

2023-07-06 00:53

下身瘫痪的前海军战士杰克躺在密封舱中,通过头上戴着的复杂设备,利用意念操控阿凡达,行动自如。

这种出现在科幻片中的“意念控制”在许多年前还只是天方夜谭。近些年来,随着神经科学与相关技术的不断突破,脑机接口(BCI)技术快速发展,“意念控制”开始照进现实。

大脑是人体最复杂的器官,拥有1000多亿个神经元,可形成100多万亿个神经元连接。BCI技术指的是在大脑与外部设备之间建立通信和控制通道,将脑电信号(EEG)转换为控制指令,实现外部设备与大脑的信息交流。通过BCI技术可以帮助脑卒中(CVA)、脊髓损伤(SCI)、渐冻症(ALS)等因神经受损而失去行动或说话能力的人恢复与外界的交流,甚至恢复身体功能。

Paradromics公司致力于开发高数据速率的侵入性BCI技术,让具有严重连通性障碍的患者恢复与外界的交流和身体功能。

动脉网获悉,2023年5月18日,Paradromics的设备Connexus直接数据接口(Connexus DDI)获得了美国FDA突破性医疗器械认定,该设备可用于治疗不可逆转的衰弱性疾病。同时,Paradromics还获得了3300万美元的A轮融资,此轮融资由Prime Movers Lab领投。这笔新资金将用于启动Connexus DDI的首次人体临床试验。

结合微线阵列和犹他阵列,同时记录6万多个通道数据

BCI技术试图为计算机和大脑间的运行搭桥,但比起计算机的运行速度,神经元在大脑中的运行速度非常慢,几乎比计算机慢一百万倍。换句话说,大脑和外界之间真正顺畅的通信需要一个高带宽的连接。

强行提高大脑的运行速度显然是不可能实现的。一种可行的解决方法是:在短时间内读取更多的神经元,进而提高与计算机之间的数据传输效率

较为先进的一种系统是犹他阵列(Utah Array),该系统是用于脑皮层内植入的电极阵列,一次可以在大脑中安装128个电极,定制多达1024个通道。犹他阵列已获得FDA的商业许可,被证明可以治疗中风患者和脊髓损伤患者。

Paradromics团队认为,在电极通道为百个、千个的时候已经具有如此良好的性能,如果电极通道更多,那性能或许可以更好。于是他们专门设计了Argo系统,Argo是迄今为止构建的通道数最高的体内神经记录系统。

Argo是微线阵列和犹他阵列的结合,由每平方厘米超过10000个通道的可植入微线电极阵列组成。微线电极是使用历史最悠久的电极,如果要在大规模记录中使用,需要解决将大量微线构成的电极阵列连接到放大器阵列的问题。

如下图,Argo微线的尖端直径小于200nm,蓝色部分为绝缘的氧化铝涂层,白色部分为去绝缘之后裸露的记录位点。使用牺牲涂层将绝缘的微线段增粗,然后将它们捆扎成一束,这束绝缘微线存在间隔距离,刚好垂直配合大型CMOS放大器阵列的平面

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