大脑想“开口说话”，先要过数据这一关

脑机接口最受关注的方向，是植入大脑皮层内、含上千通道的微电极阵列——让瘫痪者有望用意念控制机械臂，让失语者有望重新“开口”。但通道越多，数据越多：一个1000通道阵列以10位精度、30kHz采样，每秒数据可达300Mbps，相当于同时下载十几部高清电影。这些数据要从指甲盖大小的植入体里传出去，成了绕不开的难题。

一根导线，扯住了大脑

早先的分布式脑机接口，电极要靠导线连到颅骨上的遥测模块。但大脑并非静止，呼吸心跳都会让它微动；被导线“拴住”的电极无法跟随，天长日久电极周围形成瘢痕组织，信号逐年退化。改用传统射频天线？天线尺寸由波长决定，做小了带宽不够，适合微创钻孔的微型天线，几乎扛不住每秒数百兆比特的数据。

让身体组织当“网线”

比利时微电子研究中心（imec）联合埃因霍温理工大学、Erasmus MC提出两级无线架构，成果近日发表于Nature旗下期刊《Communications Engineering》。第一级，与电极集成的“硬膜下单元”放在大脑皮层表面，用体耦合通信（BCC）把数据传给颅骨上方的“颅内单元”——即把人体组织当作传输介质，信号以微弱电流在组织内传导，无需射频天线。第二级，颅内单元再把数据经皮转发给体外神经中枢。精髓在于电极“自由漂浮”：与接收端零物理连接，能随大脑微动，从源头避免瘢痕。

两级无线架构：硬膜下自由漂浮电极经体耦合传数据，再由神经中枢转发体外。

压缩“沉默”的数据

神经元其实很“话少”：一次动作电位不足1毫秒，放电频率每秒几次到几十次，传统连续采样录下的大部分是“沉默”。imec用名为SODA的事件驱动芯片，把“记录一切”改成“只记录变化”：信号变化超过阈值才输出。数据被压缩7—12倍，传输占空比降到 20%，发热功耗大降。imec官网解释：“数据点大幅减少（往往降低一个数量级）、功耗显著降低、带宽需求大幅下降，同时所有神经峰电位都被高保真捕捉。”

人体标本上的实测

安全测试中，体外培养的神经元被直接养在通信电极上，钙成像显示通信前后放电无显著变化——这套通信方式不会意外“电”到神经元。离体验证中，在捐献的人体头部标本上，数据以500Mbps、20%占空比穿过硬脑膜，误码率低于10⁻⁵。硬膜下单元功耗仅2.4毫瓦，一枚纽扣电池即可工作约1小时。

在捐献的人体头部标本上，数据以500Mbps穿过硬脑膜完成验证。

让残障患者“重新连接世界”

这项研究是欧盟ERC资助的“神经元内联网（IoN）”项目成果。项目负责人、imec科学总监Yao-Hong Liu在2020年获ERC整合者基金时说：“这笔基金让我有机会开展脑机接口的突破性研究……将现有脑机接口的信息吞吐量提升至少100 倍，让残障患者重新连接这个世界。”他还表示，目标是做出“直径小于5毫米、可微创植入”的无线脑机接口，实现覆盖全脑的无线通信。

论文也写清了边界：这是概念验证原型，体积未优化；离体实验未模拟真实脑脊液循环与长期植入；进入临床还需体内与长期评估。团队下一步计划集成超声波无线供电，让植入体“免电池”长期服役。

当“线”被剪断，数据轻盈穿过颅骨，读懂大脑就离普通人近了一步。脑机接口真正值得期待的，不是每秒多少兆比特，而是它让瘫痪者重新移动、失语者重新开口的可能性。

参考：Shi, C., Nuttin, L., Gao, Z. et al. An Event based Body Coupled Transdural Telemetry for Intracortical Brain Computer Interfaces. Commun Eng 5, 140 (2026)., 网络资料；本文由AI辅助完成。

脑机接口星球

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