這項突破性技術通過一塊紙片薄的單芯片，即可在大腦和外部設備之間建立無線、高帶寬連接，有望徹底改變神經系統疾病的治療方式。
▲ 圖源：《Nature Electronics》
一、BISC怎么做到更小、更強、更安全？
提及腦機接口，大眾的第一印象往往是"開顱植入"的高風險手術。
傳統侵入式腦機接口包含放大器、電源管理電路、數據轉換器等元件，所以需要將體積龐大的"電子罐"植入顱內，甚至切除部分顱骨。不僅手術創傷大、感染風險高，術后組織排異反應還會導致信號穩定性逐年下降。
而BISC的出現，徹底重構了腦機接口的硬件形態與系統架構，其「植入體+中繼站+軟件棧/指令集」的全鏈路解決方案，精準破解傳統痛點。
▲ 圖源：哥倫比亞大學
1、植入體
這款單芯片植入體負責直接采集腦電信號并接收外部指令，其采用互補金屬氧化物半導體（CMOS）工藝，將65536個電極、1024個同步記錄通道、無線收發器及供電電路，全部集成在一塊體積僅3mm3、厚度僅50μm的柔性硅芯片上。
c, Mechanical flexibility of the BISC implant. d, Layout of the BISC implant.
▲ 圖源：論文截圖
更關鍵的是其創新植入方式——無需開顱，醫生只需在顱骨上做一個微創切口，就能將芯片像"濕紙巾"一樣滑入大腦與顱骨之間的硬膜下腔，自然貼合大腦表面。
這種設計不僅大幅度降低手術創傷，還采用氮化鈦（TiN）作為電極材料，減少了腦組織的免疫排異反應，在非人靈長類動物實驗中實現了長達兩個月的穩定信號記錄。
2、中繼站
數據傳輸能力的躍升更是BISC的核心優勢，這背后離不開可穿戴中繼站的技術支撐，它承擔著"無線充電+數據中轉"的雙重核心功能。
中繼站搭載的超寬帶無線鏈路實現了100Mbps的傳輸速率，數據吞吐量是現有同類無線設備的100倍以上。這意味著大腦神經信號能高速傳輸至外部計算機，以往因信號延遲、失真導致的"意念指令跟不上動作"問題，得到根本性解決。
g, Three-dimensional diagram of the headstage.
▲ 圖源：論文截圖
3、軟件棧/指令集
如果說植入體和中繼站是BISC的"手腳"，那么定制軟件棧與專屬指令集就是整個系統的"大腦中樞"。
這套軟件能對接AI解碼模型，快速處理海量神經數據，同時提供可視化操作界面，醫生可根據患者病情靈活調整電極采樣通道、刺激參數等，實現個性化治療方案。
這種軟硬件協同的設計，讓BISC從單一的信號采集設備，升級為兼具監測、解碼的一體化醫療系統，徹底改變了傳統腦機接口功能單一、適配性差的現狀。
二、臨床價值落地：從癲癇病灶定位到失明視覺重建
BISC有望用于治療多種神經系統疾病，包括癲癇、脊髓損傷、肌萎縮側索硬化癥（ALS/俗稱漸凍癥）、中風和失明等。
◆在癲癇治療領域，傳統腦電圖（EEG）難以定位深層病灶，而BISC的65536個電極能像"神經顯微鏡"一樣，捕捉大腦皮層的細微電活動，精準鎖定癲癇發作的起源點。
未來有望通過實時監測優化病灶定位，徹底改變癲癇治療的被動局面。
◆更令人振奮的是其在功能重建領域的潛力。比如對于因脊髓損傷導致的癱瘓患者，BISC可通過解碼運動皮層信號，將"意念"轉化為外骨骼、輪椅的控制指令。
◆在視覺重建方面，BISC展現出獨特優勢。其電極陣列可貼合視覺皮層表面，將外部攝像頭捕捉的圖像轉化為特定頻率的電刺激信號，直接激活視覺皮層神經元。
在非人靈長類動物實驗中，植入BISC的動物（獼猴）能通過皮層刺激識別簡單圖形，這為失明患者重建基礎視覺感知帶來希望。
三、產業化加速：半導體工藝賦能
BISC的快速推進離不開半導體技術的加持，依托成熟的CMOS大規模制造工藝，可實現BISC芯片的批量生產。
2025年，哥倫比亞大學與斯坦福大學聯合成立Kampto Neurotech公司，正在開發用于臨床前研究的商業化芯片，并籌集資金以推進該系統應用于人體。
不過，BISC的臨床落地仍需突破多重挑戰。長期生物相容性方面，盡管動物實驗顯示其可穩定工作兩個月，但人類大腦的復雜環境可能導致電極性能衰減，需要進一步優化封裝材料。
此外，神經數據的隱私保護、倫理規范制定等問題，也需要行業、監管機構共同探索解決方案。
「參考文獻」
Jung, T., Zeng, N., Fabbri, J.D. et al. A wireless subdural-contained brain–computer interface with 65,536 electrodes and 1,024 channels. Nat Electron (2025).
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