Heute gab das Center for Excellence in Brain Science and Intelligent Technology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften neue Fortschritte in der zweiten klinischen Studie zur invasiven Gehirn-Computer-Schnittstelle bekannt, die das Zentrum in Zusammenarbeit mit inländischen wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen und medizinischen Einheiten durchgeführt hat. Diese klinische Studie hat technisch gesehen einen großen Übergang von der zweidimensionalen Bildschirmcursorsteuerung zur dreidimensionalen Interaktion mit der physischen Welt geschafft.
Der Patient, der sich dieser klinischen Studie zur Schnittstelle zwischen Gehirn und Computer unterzog, war ein männlicher Patient mittleren Alters. Aufgrund eines unglücklichen Sturzes erlitt der Patient eine Rückenmarksverletzung, die 2022 zu einer Tetraplegie führte. Nach mehr als einem Jahr Rehabilitation hat sich sein Zustand nicht verbessert und nur sein Kopf und sein Hals können sich bewegen. Im Juni 2025 wurde dem Patienten das vom wissenschaftlichen Forschungsteam entwickelte Gehirn-Computer-Schnittstellensystem implantiert. Nach 2 bis 3 Wochen Training war der Patient zunächst in der Lage, Computercursor, Tablets und andere elektronische Geräte mit seinen Gedanken zu steuern. Dieses Verhaltensniveau erreichte das Forschungsteam auch im ersten klinischen Versuch einer invasiven Gehirn-Computer-Schnittstelle. Um die Fähigkeit des Implantierers, mit der Umgebung zu interagieren, weiter zu verbessern, hat das Forschungsteam das Anwendungsszenario der Gehirn-Computer-Schnittstelle durch die Einführung weiterer neuer Technologien erfolgreich von einem zweidimensionalen Bildschirm auf eine dreidimensionale physische Welt erweitert. Derzeit ermöglicht das System Benutzern, durch die „Gedanken“ ihres Gehirns eine Betriebsgeschwindigkeit zu erreichen, die der von normalen Menschen mit Mobiltelefonen und Computern nahe kommt, sowie die Fähigkeit, zunächst verkörperte intelligente Roboter zu steuern.
Die invasive Gehirn-Computer-Schnittstelle besteht aus zwei Teilen, dem Front-End-Sensor und dem Back-End-Prozessor. Der Sensor an der Vorderseite ist nur etwa ein Hundertstel so dick wie ein Haar. Der Sensor wird etwa 5 bis 8 mm tief in das Gehirn des Implantierers eingebettet, und der Schädel des Implantierers wird um 3 bis 5 mm dünner, und dann wird der Back-End-Prozessor eingebettet. Der gesamte Prozess ist ein minimalinvasiver Prozess.
Experten sagen, dass die Front-End-Sensoren den Netzwerkkabeln entsprechen, die das Gehirn verbinden und für die Verbindung zur Außenwelt sowie das Hoch- und Herunterladen verschiedener Informationen verantwortlich sind. Der Back-End-Prozessor ist dafür verantwortlich, diese schwachen neuronalen Aktivitäten des Gehirns in digitale Signale umzuwandeln, eine Sprache, die die Maschine verstehen kann. Auf diese Weise kann die implantierte Person externe Geräte durch ihre Gedanken steuern und ihr Leben unterstützen.
Es versteht sich, dass eine kontinuierliche, stabile und präzise Steuerung mit geringer Latenz die Hauptmerkmale des dieses Mal veröffentlichten invasiven Gehirn-Computer-Schnittstellensystems sind. Um diese Ziele zu erreichen, entwickelte das wissenschaftliche Forschungsteam eine Technologie zur neuronalen Datenkomprimierung mit hoher Komprimierungsrate und hoher Wiedergabetreue und integrierte auf innovative Weise mehrere Datenkomprimierungsmethoden: „Spitzenfrequenzbandleistung benachbartes Impulsintervall“ und „Spitzenzählung“. Dieses hybride Dekodierungsmodell kann effektive Informationen selbst in einer Umgebung mit relativ verrauschten neuronalen Signalen effizient extrahieren und verbessert so die Gesamtleistung der Gehirnsteuerung um 15 bis 20 %.
Darüber hinaus hat das wissenschaftliche Forschungsteam auch wichtige Kerntechnologien wie „stabile Neuropopulationsausrichtung über den Himmel“ und „Online-Rekalibrierung“ erobert, sodass das System die Dekodierungsparameter in Echtzeit und geräuschlos während des täglichen Gebrauchs des Patienten feinabstimmen kann, was die Verwendung für den Implantierer komfortabler macht. Gleichzeitig wird die End-to-End-Verzögerung dieses Systems von der Signalerfassung bis zur Befehlsausgabe an Peripheriegeräte auf weniger als 100 Millisekunden komprimiert, was niedriger ist als die physiologische Verzögerung des menschlichen Körpers. Dadurch wird die Kontrolle für den Patienten reibungsloser und seine Gedanken und Handlungen sind nahezu synchronisiert. Auf dieser Grundlage untersucht das wissenschaftliche Forschungsteam derzeit noch weitere Anwendungsszenarien, um sie an die unterschiedlichen Bedürfnisse von Implantatträgern anzupassen.
Pu Muming, Akademiker der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und akademischer Direktor des Center for Excellence in Brain Science and Intelligent Technology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, sagte, es sei bestätigt worden, dass die Elektroden im Gehirn sicher und langfristig stabil seien und dass auch die Aufzeichnung und Dekodierung von Signalen stabil sei. Dies ist ein notwendiger Schritt für invasive Gehirn-Computer-Schnittstellen auf dem Weg zu praktischen medizinischen Anwendungen. In Zukunft werden verwandte Technologien auf weitere Anwendungen ausgeweitet, beispielsweise auf die Dekodierung von Sprachinformationen im Gehirn.