这项突破性技术通过一块纸片薄的单芯片，即可在大脑和外部设备之间建立无线、高带宽连接，有望彻底改变神经系统疾病的治疗方式。

▲ 图源：《Nature Electronics》

一、BISC怎么做到更小、更强、更安全？

提及脑机接口，大众的第一印象往往是"开颅植入"的高风险手术。

传统侵入式脑机接口包含放大器、电源管理电路、数据转换器等元件，所以需要将体积庞大的"电子罐"植入颅内，甚至切除部分颅骨。不仅手术创伤大、感染风险高，术后组织排异反应还会导致信号稳定性逐年下降。

而BISC的出现，彻底重构了脑机接口的硬件形态与系统架构，其「植入体+中继站+软件栈/指令集」的全链路解决方案，精准破解传统痛点。

▲ 图源：哥伦比亚大学

1、植入体

这款单芯片植入体负责直接采集脑电信号并接收外部指令，其采用互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺，将65536个电极、1024个同步记录通道、无线收发器及供电电路，全部集成在一块体积仅3mm3、厚度仅50μm的柔性硅芯片上。

c, Mechanical flexibility of the BISC implant.  d, Layout of the BISC implant.

▲ 图源：论文截图

更关键的是其创新植入方式——无需开颅，医生只需在颅骨上做一个微创切口，就能将芯片像"湿纸巾"一样滑入大脑与颅骨之间的硬膜下腔，自然贴合大脑表面。

这种设计不仅大幅度降低手术创伤，还采用氮化钛（TiN）作为电极材料，减少了脑组织的免疫排异反应，在非人灵长类动物实验中实现了长达两个月的稳定信号记录。

2、中继站

数据传输能力的跃升更是BISC的核心优势，这背后离不开可穿戴中继站的技术支撑，它承担着"无线充电+数据中转"的双重核心功能。

中继站搭载的超宽带无线链路实现了100Mbps的传输速率，数据吞吐量是现有同类无线设备的100倍以上。这意味着大脑神经信号能高速传输至外部计算机，以往因信号延迟、失真导致的"意念指令跟不上动作"问题，得到根本性解决。

g, Three-dimensional diagram of the headstage.

▲ 图源：论文截图

3、软件栈/指令集

如果说植入体和中继站是BISC的"手脚"，那么定制软件栈与专属指令集就是整个系统的"大脑中枢"。

这套软件能对接AI解码模型，快速处理海量神经数据，同时提供可视化操作界面，医生可根据患者病情灵活调整电极采样通道、刺激参数等，实现个性化治疗方案。

这种软硬件协同的设计，让BISC从单一的信号采集设备，升级为兼具监测、解码的一体化医疗系统，彻底改变了传统脑机接口功能单一、适配性差的现状。

二、临床价值落地：从癫痫病灶定位到失明视觉重建

BISC有望用于治疗多种神经系统疾病，包括癫痫、脊髓损伤、肌萎缩侧索硬化症（ALS/俗称渐冻症）、中风和失明等。

◆在癫痫治疗领域，传统脑电图（EEG）难以定位深层病灶，而BISC的65536个电极能像"神经显微镜"一样，捕捉大脑皮层的细微电活动，精准锁定癫痫发作的起源点。

未来有望通过实时监测优化病灶定位，彻底改变癫痫治疗的被动局面。

◆更令人振奋的是其在功能重建领域的潜力。比如对于因脊髓损伤导致的瘫痪患者，BISC可通过解码运动皮层信号，将"意念"转化为外骨骼、轮椅的控制指令。

◆在视觉重建方面，BISC展现出独特优势。其电极阵列可贴合视觉皮层表面，将外部摄像头捕捉的图像转化为特定频率的电刺激信号，直接激活视觉皮层神经元。

在非人灵长类动物实验中，植入BISC的动物（猕猴）能通过皮层刺激识别简单图形，这为失明患者重建基础视觉感知带来希望。

三、产业化加速：半导体工艺赋能

BISC的快速推进离不开半导体技术的加持，依托成熟的CMOS大规模制造工艺，可实现BISC芯片的批量生产。

2025年，哥伦比亚大学与斯坦福大学联合成立Kampto Neurotech公司，正在开发用于临床前研究的商业化芯片，并筹集资金以推进该系统应用于人体。

不过，BISC的临床落地仍需突破多重挑战。长期生物相容性方面，尽管动物实验显示其可稳定工作两个月，但人类大脑的复杂环境可能导致电极性能衰减，需要进一步优化封装材料。

此外，神经数据的隐私保护、伦理规范制定等问题，也需要行业、监管机构共同探索解决方案。

「参考文献」

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).