中新網(wǎng)北京4月28日電 (記者 孫自法)中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所(自動(dòng)化所)4月28日向媒體發(fā)布消息說，該所腦圖譜與類腦智能實(shí)驗(yàn)室腦機(jī)接口與融合智能團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)成功一款“縫紉機(jī)”式柔性微電極自動(dòng)植入機(jī)器人，可助力科學(xué)家將“比頭發(fā)絲更細(xì)更軟”的柔性微電極植入實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的大腦皮層，為腦機(jī)接口與腦科學(xué)研究提供關(guān)鍵支撐。

　　靈活兼容不同規(guī)格柔性微電極

　　中國科學(xué)院自動(dòng)化所腦圖譜與類腦智能實(shí)驗(yàn)室主任、腦機(jī)接口與融合智能團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人余山研究員介紹說，最新研發(fā)的腦機(jī)接口柔性微電極植入機(jī)器人，具有多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可靈活兼容不同規(guī)格的柔性微電極，應(yīng)用于嚙齒類、非人靈長類等動(dòng)物的大腦皮層植入。

　　該植入機(jī)器人可以在其智能感知系統(tǒng)的引導(dǎo)下，以微米級(jí)的三維操作精度，將多根厚度和寬度分別小于或等于10微米、100微米的微絲狀電極植入大腦皮層內(nèi)，并靈活避讓腦血管。由于植入過程是利用一根硬質(zhì)針不斷上下穿梭、操作柔軟的微絲，類似于縫紉機(jī)的工作過程，所以也被形象稱為“縫紉機(jī)”式植入。

　　植入后的柔性微電極可以將大腦的神經(jīng)電信號(hào)傳導(dǎo)到微型芯片，由微型芯片對(duì)收集到的神經(jīng)信號(hào)進(jìn)行處理和通信，從中解析出大腦在執(zhí)行的信息處理，并控制外部設(shè)備，也可以通過微電流刺激電極觸點(diǎn)附近的神經(jīng)細(xì)胞，對(duì)腦活動(dòng)進(jìn)行調(diào)控。

　　目前，“縫紉機(jī)”式植入腦機(jī)接口機(jī)器人已成功支持中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所和微靈腦機(jī)等研制的多種規(guī)格的柔性微電極植入，服務(wù)于腦機(jī)接口和神經(jīng)電生理研究。

　　需多學(xué)科協(xié)作創(chuàng)新和集成攻關(guān)

　　近日，“縫紉機(jī)”式植入腦機(jī)接口機(jī)器人通過深圳市“腦解析與腦模擬”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施預(yù)驗(yàn)收，該設(shè)施用戶代表、中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院正高級(jí)工程師、微靈醫(yī)療創(chuàng)始人李驍健博士說，植入式腦機(jī)接口已由硬質(zhì)電極時(shí)代進(jìn)入到柔性電極時(shí)代，柔性電極有多種不同的類型，例如貼在大腦皮層表面的薄膜電極、從靜脈血管介入的支架電極等各有千秋，相比之下，微絲狀柔性電極的優(yōu)勢(shì)是，在植入大腦皮層內(nèi)部后，電極與神經(jīng)元直接接觸，能采集到高精度的神經(jīng)元脈沖。

　　余山表示，植入式腦機(jī)接口是一個(gè)高度交叉的領(lǐng)域，涉及到電極、芯片、植入、通信、腦外科、人工智能、神經(jīng)解碼等多種關(guān)鍵技術(shù)，需要多學(xué)科協(xié)作創(chuàng)新和集成攻關(guān)。隨著新材料和微納加工技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在的植入式電極越來越微小和柔軟，能大大降低植入創(chuàng)傷和排異反應(yīng)，但同時(shí)植入難度也越來越大，遠(yuǎn)超人手和肉眼的能力極限，因此，高度自動(dòng)化的植入機(jī)器人成為腦機(jī)接口領(lǐng)域的核心設(shè)備。

　　植入式腦機(jī)接口可以給殘障人士帶來高性能的意念控制、語音合成、視覺重建等技術(shù)福利，也可以協(xié)助科學(xué)家利用高通量信號(hào)研究大腦的工作原理。

　　開發(fā)柔性微電極植入機(jī)器人系列

　　“縫紉機(jī)”式柔性微電極植入機(jī)器人項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、中國科學(xué)院自動(dòng)化所腦圖譜與類腦智能實(shí)驗(yàn)室秦方博副研究員指出，如何采集大量的高質(zhì)量神經(jīng)信號(hào)，并且盡可能降低植入帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，是植入式腦機(jī)接口技術(shù)面臨的核心問題。

　　同時(shí)，柔性微電極的寬度與頭發(fā)絲相仿，厚度僅為頭發(fā)絲的約1/10，這些特點(diǎn)也導(dǎo)致電極非常難以觀測(cè)和操作。

　　基于此，本項(xiàng)目研發(fā)通過發(fā)揮中國科學(xué)院自動(dòng)化所在智能感知和機(jī)器人控制方面的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)積累，實(shí)現(xiàn)新研發(fā)的柔性微電極植入機(jī)器人具有自動(dòng)化程度高、可植入數(shù)量多、空間定位準(zhǔn)、時(shí)間效率高、使用方便快捷、靈活避讓血管等優(yōu)勢(shì)，有效提高了成功率和植入效果。

　　該新款機(jī)器人的成功研發(fā)，也是中國科學(xué)院自動(dòng)化所腦圖譜與類腦智能實(shí)驗(yàn)室腦機(jī)接口與融合智能團(tuán)隊(duì)成員通力協(xié)作取得的多學(xué)科交叉成果。在柔性微電極制備及植入方面，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所裴為華研究員團(tuán)隊(duì)也以豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)提供重要支持。

　　余山透露，在后續(xù)研究及應(yīng)用工作中，腦機(jī)接口與融合智能團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)開發(fā)柔性電極植入機(jī)器人系列產(chǎn)品，為促進(jìn)腦機(jī)接口與腦科學(xué)的發(fā)展持續(xù)貢獻(xiàn)力量。(完)