Precision的神经电生理图谱研究:如何把临床记录转化为脑机接口的研发资源?

脑机新声 2026-10-10 08:26

2026 年 10 月 8 日,Precision Neuroscience 宣布了一项人体神经电生理图谱研究。公司汇集了 12 家医疗中心、70 名患者的高分辨率表面电生理记录,形成超过 180 小时的神经与行为同步数据,记录范围涉及大脑皮层,以及脑干、脊髓的部分结构。

这项工作的技术思路,是将临床研究中获得的局部记录,按解剖位置和行为任务进行组织,再跨患者比较,逐步建立可扩展的神经功能参考。对于脑机接口研发,这提出了一个值得讨论的问题:一次临床记录除了支持当次实验,能否继续为其他患者的电极部署、信号分析和解码模型提供帮助?

理解这项研究,需要先看它如何获取数据。

Precision 的 Layer 7 是一种贴合脑表面的薄膜微电极阵列,采用微型皮层脑电记录,也就是 μECoG 的技术路线。其阵列包含 1,024 个电极,通过在较小面积上密集布置记录位点,采集皮层表面电活动的空间差异。器件贴附于皮层表面,不需要将每个记录电极穿入脑实质。

Precision的神经电生理图谱研究:如何把临床记录转化为脑机接口的研发资源?图2

图1  薄膜神经接口系统示意。左侧为动物模型中的微切口植入路径,中部为电极阵列,右侧及下方展示记录、刺激与解码流程。原图 e–g 为概念示意,不是实测生理数据。该图来自2025年在线发表的器件研究。

这一设计与图谱工作的关系,在于空间采样能力。判断某一区域参与什么功能,既需要观察信号随时间如何变化,也需要知道相邻位置之间存在怎样的差异。如果采样过于稀疏,一些局部变化就可能无法被分辨。

Precision 在 2025 年发表于《Nature Biomedical Engineering》的研究中,已经报告了高密度表面记录、局部刺激,以及五名患者的术中使用结果。该研究为器件的部署和记录能力提供了早期依据,同时明确提出,面向特定适应证的安全性与临床效用仍需要后续研究。

Precision的神经电生理图谱研究:如何把临床记录转化为脑机接口的研发资源?图3

此次图谱研究进一步扩大了人体记录的规模,也把研究问题推进到跨患者的数据组织与比较。

这里的“图谱”,可以理解为一套具有解剖位置和任务背景的电生理参考。每段记录都需要回答几个基本问题:电极位于哪里,患者当时在做什么或接受什么刺激,哪些信号特征发生了变化,以及这些变化在其他患者中是否还能观察到。

研究对应的预印本题为《Toward A Whole-Brain Interface Enabled by High-Resolution Surface Electrophysiology》。根据作者摘要,团队尝试把不同患者、不同区域及不同行为范式的记录纳入共同的解剖框架,并报告了手指功能表征的空间组织、运动相关的频段变化,以及运动和言语等任务中的解码应用。

这些结果涉及两个不同层次。功能定位关注的是,某类活动在什么位置、以怎样的信号形式出现;解码关注的是,能否利用这些信号预测动作或表达。前者为电极部署和特征选择提供依据,后者才进一步接近脑机接口的控制与交流任务。观察到稳定的功能组织,并不自动意味着已经获得可直接用于新患者的解码器。

Precision的神经电生理图谱研究:如何把临床记录转化为脑机接口的研发资源?图4

图2  人体术中记录实例。原图包含电极放置前后的皮层表面、空间电活动分布,以及同步语音与神经信号。右下角为既往研究中的离线言语起始检测结果,不是此次70人图谱研究的解码成绩。

跨患者汇集数据的难点,也主要出现在这里。

即使使用同一种电极阵列,不同患者的解剖结构、电极覆盖位置、疾病背景和任务完成方式仍可能不同。两个电极位于相近的标准坐标,并不足以证明它们记录了完全相同的功能。要让数据真正可比,还需要结合个体解剖、功能反应和实验条件,明确哪些差异来自神经活动,哪些差异来自采集过程。

因此,图谱是否有用,不能只由记录总量判断。位置标注是否准确、行为与信号是否同步、任务定义是否一致,以及每个区域实际包含多少患者和多少有效试次,都会影响后续分析。同样是增加一段记录,补足缺少的功能区域,与重复采集已有区域,对图谱的贡献并不相同。

公司公告中的“超过十万个记录位置”应放在这个背景下理解。这是跨患者累计的数据规模。公告另提到,使用 Precision 系统的患者总数已超过 100 人,但此次稿件分析的队列仍为 70 人;这些数字本身不能用于推断长期植入人数或长期使用效果。

从研发角度推演,这类图谱可能首先服务于电极部署和解码准备。

例如,针对某项运动或交流任务,研究者可以据此评估哪些区域值得覆盖、局部信号变化发生在什么空间尺度,以及有限的记录通道应如何分配。要验证这种用途,可以比较采用图谱指导与常规方案时,定位效率、有效通道比例和任务表现是否存在差异。

Precision的神经电生理图谱研究:如何把临床记录转化为脑机接口的研发资源?图5

图3  电极采样与解码表现的实验关系。研究在小型猪中进行触觉刺激位置分类,并通过电极子采样比较通道数量变化;右侧展示不同频段信号的空间相关性。这是动物实验中的技术依据,不能直接等同于人体跨患者解码效果。该图来自2025年在线发表的研究。

另一个可能的用途,是减少新患者的模型校准成本。历史数据可以用于学习较通用的信号特征,再以新患者的数据进行适配。但这需要单独证明:在相同任务和相同训练预算下,使用跨患者数据的模型,是否比仅使用该患者数据的模型更有效。

这里尤其需要区分两类结果。同一患者内部划分训练集和测试集,可以评估特定条件下的解码能力;将此前未参与训练的患者留作测试,才更直接地检验跨患者迁移。如果图谱希望支持更广泛的临床部署,还需要考察跨中心、跨记录时段及不同电极覆盖条件下的表现。数据规模扩大之后,是否确实减少了校准时间、提高了可靠性,才是与产品开发直接相关的证据。

Precision 在公告中将这项工作放在“全脑接口”的长期目标之下。按照公司的解释,这一目标依赖持续汇集多名受试者、多个区域的数据,逐步形成更完整的功能参考。

这一提法需要保留明确的技术边界。跨患者图谱能够描述不同位置的活动规律,但分散在不同人、不同时间的记录,无法直接提供某一位患者全脑活动的同步状态。若要进一步估计没有被电极覆盖的区域,就需要建立推断模型,并用独立记录验证其准确性。区域覆盖的扩展,与全脑状态的实时重建,之间仍有具体的研究问题需要解决。

对于产业,目前可以从这项工作中看到一条研发路径:器件进入临床研究后,持续产生带有位置和任务信息的记录;这些记录经过整理与比较,再尝试反过来改善器件部署和解码开发。按这一思路,临床合作的价值也会取决于能否持续执行可比较的实验,并形成质量可控的数据。

后续值得关注的,是这条路径能否形成可测量的改进:图谱指导是否让电极部署更有效,跨患者训练是否降低了新用户的校准负担,以及这些收益能否在长期使用中保持。上述结果将决定,这套不断扩展的电生理记录能够在多大程度上进入脑机接口产品的实际开发流程。



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