由哥倫比亞大學、紐約長老會醫院、史丹佛大學和賓州大學組成的合作研究團隊開發了一種名為BISC（生物皮層介面系統）的微型腦植入物。
根據 12 月 8 日發表在《自然電子學》上的一篇論文，該裝置由一塊矽晶片組成，厚度為 50 微米，體積約為 3 立方毫米，包含65,536 個電極、1,024 個記錄通道和 16,384 個刺激通道。
無線通訊速度達到100Mbps ，吞吐量是現有無線腦機介面的 100 倍以上。
該設備採用台積電的 0.13μm BCD 技術製造，並透過美國國防高級研究計劃局 (DARPA) 的項目開發，預計將用於治療癲癇、脊髓損傷、肌萎縮側索硬化症 (ALS)、中風、失明和其他疾病。
目前正在進行人體患者的短期術中研究，一家名為Kampto Neurotech 的新創公司已經成立，旨在將其商業化。
從： 
科學家發布了一種能夠即時傳輸思維訊息的微型腦晶片
【社論】
腦機介面（BCI）領域取得了革命性的突破，該技術可將大腦直接連接到電腦。由哥倫比亞大學領導的研究團隊所開發的BISC ，其表現遠遠超越了現有技術的極限。
這項技術的最大特點在於其卓越的微型化和高性能結合。傳統的醫用腦機介面（BCI）要么需要切除部分顱骨並植入一個容納多個電子元件的大型容器，要么需要將設備放置在胸部或其他部位，並通過導線連接到大腦。相較之下，BISC將所有功能整合到一個厚度僅為 50 微米（與頭髮絲一樣細）、體積約為 3 立方毫米的晶片上，體積不到傳統設備的千分之一。
電極數量的對比也值得關注。馬斯克的Neuralink擁有3072個電極，而其競爭對手Precision Neuroscience以4096個電極保持世界紀錄。 BISC的65536個電極數量級遠超過競爭對手。此外，其無線通訊速度高達100Mbps ，資料吞吐量至少是現有無線腦機介面的100倍。
這項技術突破在於將所有功能完全整合到單一CMOS積體電路上。該晶片採用台積電的0.13μm BCD（雙極CMOS-DMOS）製程製造，整合了無線收發器、無線供電電路、數位控制電路、電源管理電路、資料轉換器以及用於記錄和激勵的類比電路。得益於半導體產業的大規模生產技術，該晶片實現了可擴展的生產。
BISC的另一項關鍵優勢在於其微創性。該設備放置於大腦和顱骨之間的硬膜下腔，無需穿透腦組織。這種稱為微腦電圖（µECoG）的方法，可記錄大腦表面的神經活動，最大限度地減少組織損傷並提高長期訊號穩定性。這與Neuralink等公司使用的穿透性電極形成鮮明對比，後者被認為具有較低的組織反應或發炎風險。
臨床前研究已證實，在豬身上可成功實現長達兩週的慢性穩定記錄，在非人靈長類動物身上可實現長達兩個月的慢性穩定記錄。研究也證實，該方法能夠以高時空解析度解碼來自運動皮質、體感皮質和視覺皮質的腦部訊號。目前正在進行人體患者的短期術中研究。
這項技術的潛在應用範圍十分廣泛。預計它將被用於治療癲癇、脊髓損傷、肌萎縮側索硬化症（ALS）、中風和失明等神經系統疾病。哥倫比亞大學的布雷特·揚格曼博士及其同事已獲得美國國立衛生研究院（NIH）的資助，利用生物資訊學整合電腦輔助治療（BISC）技術治療抗藥性癲癇。目前正在探索該技術在臨床上的多種應用，包括癲癇發作預測和控制、運動功能恢復、語言功能恢復和視力恢復。
憑藉其高頻寬記錄能力，BISC 可以與先進的機器學習和深度學習演算法相結合，以解讀複雜的意圖、感知體驗和大腦狀態。 「BISC 有效地將皮層表面轉化為一個門戶，為人工智慧和外部設備提供高頻寬、微創的讀寫通信，」史丹佛大學的 Andreas Tolias 博士說。
為了實現商業化，由哥倫比亞大學電子工程系畢業生曾南宇博士創立的新創公司Kampto Neurotech正致力於生產該研究晶片的商業版本，並籌集資金用於人體試驗。該技術受美國專利號11617890保護，該專利於2023年4月4日頒發，並由哥倫比亞大學獨家授權給Kampto Neurotech。
這項研究是透過美國國防高級研究計劃局 (DARPA) 的神經工程系統設計計劃進行的，它匯集了哥倫比亞大學的微電子專業知識、史丹佛大學和賓州大學的先進神經科學課程以及紐約長老會/哥倫比亞大學的外科手術能力。
然而，長期挑戰依然存在，例如如何維持長期的生物相容性、如何在長期植入期間保持訊號品質、如何進行大規模臨床試驗以及如何通過監管審批流程。此外，還需要就腦機介面的倫理問題、資料隱私以及公平取得途徑等議題展開討論。
儘管如此，BISC所代表的技術飛躍使腦機融合的未來更接近現實。正如半導體技術的進步使我們得以將房間大小的電腦裝進口袋一樣，醫療植入物也正處於類似變革的邊緣。這項技術不僅有可能改變神經系統疾病的治療方式，還有望重新定義人類與人工智慧和機器的互動方式。
[術語]
腦機介面（BCI）
這項技術將大腦直接與電腦連接起來。它可以讀取大腦發出的電訊號並控制外部設備，或將訊號回饋給大腦。在醫學領域，它有望應用於幫助癱瘓患者恢復運動功能和治療癲癇。
µECoG（微型皮質腦電圖）
這項技術透過將電極陣列放置在大腦表面來記錄神經活動。與傳統的腦電圖（ECoG）相比，它具有更高的電極密度和更佳的空間解析度。由於它無需穿透腦組織，因此創傷性更小，並且據稱具有出色的長期穩定性。
CMOS（互補金屬氧化物半導體）
這是現代積體電路中最廣泛使用的半導體技術。它被廣泛應用於智慧型手機和電腦處理器中，因為它兼具低功耗和高整合的優點。 BISC 也採用了這項技術。
BCD技術（雙極CMOS-DMOS）
這種製造流程將三種半導體技術——雙極型電晶體、CMOS 和 DMOS 電晶體——整合到單一晶片上。它有效率地結合了數位邏輯、類比功能和功率元件，使其適用於生產複雜的混合訊號積體電路。
硬腦膜下腔<br>硬腦膜下腔是指覆蓋大腦的硬腦膜與下方大腦表面的軟腦膜之間的空間。 BISC 被放置在這個空間內，使其能夠在不直接損傷腦組織的情況下記錄神經活動。
[參考連結]
大腦中的矽晶片－哥倫比亞大學工程學院（外部連結）
哥倫比亞大學工程學院官方新聞稿，詳細介紹了 BISC 的開發過程，並提供了研究團隊的評論。
Nature Electronics 論文 – BISC 研究（外部）
原文發表於 2025 年 12 月 8 日。具有 65,536 個電極的無線硬膜下 BCI 的技術細節。
美國國防高級研究計劃局（DARPA） （外部）
美國國防部的一個研發機構，負責運作神經工程系統設計計劃，該計劃為BISC的開發提供了支援。
紐約長老會/哥倫比亞大學歐文醫學中心（外部連結）
BISC進行臨床研究的醫療機構。神經外科醫生布雷特·揚格曼博士是該機構的成員。
台積電（台灣半導體製造有限公司） （外部）
全球最大的半導體代工製造商，為BISC晶片生產提供0.13μm BCD工藝
[參考影片]
[參考文章]
大腦植入矽晶片：研究人員宣布推出新一代腦機介面（外部連結）
哥倫比亞大學工程學院正式發佈公告，詳細介紹了BISC的技術規格和開發背景。
美國新型腦機介面運作於一塊微型矽晶片（外接）上
BISC的技術特性及其與競爭對手的比較。闡述如何在3mm³的體積內實現65,536個電極的設計。
新一代腦機介面將65000個電極整合在一個晶片上（外部）
本文詳細解釋了發表在《自然電子學》上的論文，報告了臨床前試驗結果和未來的臨床應用。
Neuralink植入體的限制 | 打造最先進植入式腦技術的競賽（外部連結）
分析腦機介面產業的技術趨勢，將其與Neuralink的1024個電極進行比較，並著重於資料速率和可擴展性的重要性。
一種可能與Neuralink公司產品相媲美的腦植入設備進入臨床試驗階段（外部連結）
Paradromics等競爭性腦機介面（BCI）公司的臨床試驗現況。 BCI技術對比及市場趨勢報告。
2025 年腦機介面：試驗、進展與挑戰（外部連結）
2025 年 BCI 產業的發展趨勢。 Neuralink、Synchron 和 Paradromics 等主要公司取得的進展。
一種無線硬膜下植入式腦機接口，具有 65,536 個電極和 1,024 個通道（外部）
發表在《自然電子學》上的原始論文提供了 BISC 的完整技術細節和實驗結果。
[編者註]
人腦與人工智慧直接連結的時代比我們想像的來得更快。 BISC 不僅展現了醫療技術的進步，更預示著改變人與機器關係的可能性。腦機介面（BCI）最初是為恢復喪失的功能而研發的技術，最終可能成為拓展我們能力的選擇。當這一天到來時，我們將獲得什麼，又將失去什麼？未來，細如髮絲的晶片被植入大腦，思想瞬間數位化，這固然令人興奮，但也引發了倫理方面的思考。您如何想像這項技術在醫療領域之外普及後的世界？
