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“北脑一号”是一款半侵入式无线全植入脑机接口系统，由北京脑科学与类脑研究所牵头研制，北京芯智达神经技术有限公司负责落地实施，隶属于“智能脑机系统增强计划”核心成果。该系统针对脊髓损伤、脑卒中、渐冻症等运动语言功能障碍患者，通过微型体内机、便携式体外机及专用软件算法的协同工作，实现脑电信号的高精度采集、传输、解码与反馈，助力患者重建运动、交流能力。截至2025年底，“北脑一号”已在北大第一医院、宣武医院、天坛医院等完成6例人体植入试验。

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“北脑一号”的核心，在于“高密度柔性电极”、“低延迟无线传输”和“智能解码算法”三大技术的完美融合。

核心设计：采用MEMS工艺制造的柔性高分子电极，贴敷于大脑硬脑膜外，无需穿透脑组织，在确保高精度信号采集能力的同时，大幅降低手术风险与脑组织损伤。

关键参数：电极密度高达4电极/平方毫米，搭载128通道采集单元，有效通道率突破98%，可同时获取多通道皮层电活动信息（主要为群体电活动/场电位），为精细解码提供更高维度特征。

生物相容性：电极材质柔软，模量与脑组织接近，表面覆有仿细胞膜磷脂涂层，植入半年后周围胶质瘢痕厚度不足50微米，显著降低免疫排异反应，保障长期植入安全。

该模块分为体内机与体外机，协同解决高通量信号传输的带宽、功耗与稳定性难题。

微型体内机：体积仅4毫米见方，高集成度设计，负责原始脑电信号的放大、滤波与模数转换，低功耗芯片确保长期植入安全，实现高通量、低噪声的信号预处理。

便携式体外机：轻量化设计，如耳机盒大小，通过无线短距通信与体内机连接，完成信号降噪与缓存，支持双向通信（指令输出与反馈回传），磁吸供电设计提升佩戴便利性。

通信技术突破：新一代无线通信实现低功耗、高带宽传输，解决多通道延迟问题，摆脱线缆束缚，避免感染风险，实现全无线植入。

编解码算法是“北脑一号”的“核心大脑”，负责将采集到的脑电信号“翻译”为可执行的外部指令，同时实现中文语言解码的重大突破，核心分为运动解码与语言解码两大方向，兼顾实时性与准确性：

运动解码：采用“动态映射算法+轻量级Transformer模型”，将30毫秒神经脉冲转化为手指关节角度，实现精细控制如玩俄罗斯方块，结合迁移学习技术，快速适配个体差异，无需长期校准。

语言解码：通过多模态模型融合声调、韵律等中文特征，解码速度达120字/分钟，字错误率仅3.8%，自然度（合成语音的逼真程度）92%，实现“思考即说话”，填补中文脑机接口临床空白。

自适应优化：支持夜间自动更新，持续消化新数据优化精度，提升长期使用体验。

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“北脑一号”的工作原理本质是模拟大脑与身体的自然神经传导过程，通过人工技术搭建“大脑-设备-外部世界”的直接信息交互通道，核心分为五大步骤，形成完整的“采集-解码-执行-反馈”闭环，具体如下：

1.神经信号采集：柔性电极阵列贴敷硬脑膜外，通过128通道同步采集运动/语言意图的脑电信号，高灵敏度捕捉细节，同时过滤噪声确保采集到的信号具有高纯度。

2.预处理与传输：微型体内机完成信号放大、滤波与模数转换，通过无线通信低延迟传输（毫秒级，具体以公开参数为准）至体外机，避免线缆感染风险。

3.信号解码：算法结合迁移学习与动态映射，将数字信号“翻译”为动作指令或中文语音，实现精准意图识别。

4.指令执行：驱动机械臂、柔性手套等外部设备完成抓握、行走或语音合成，满足瘫痪/失语患者日常需求。

5.双向反馈：外部传感器将触觉等信息回传至大脑，通过微电流刺激产生体感反馈，形成“使用-优化-康复”良性循环，加速神经重塑。

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4电极/平方毫米的高密度柔性电极，解决了传统电极“密度低、信号采集少”的痛点，为精细解码提供了充足的数据支撑，是现有上市产品的百倍以上，实现技术代差优势。

128通道实现全球同类半侵入式产品最大信号通量，有效通道率突破98%，标志着我国自研无线皮层脑机接口植入人脑通道数破世界纪录，打破了国际垄断。

将触觉反馈与神经刺激结合，实现“意图-动作-反馈”的完整闭环，不仅提升交互自然度，还能助力神经重塑，区别于传统单向脑机接口“只执行、无反馈”的局限，加速患者康复进程。

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 脑机接口技术虽然短期内由于伦理与技术上待突破的问题还不至于让人类实现“赛博永生”，但“北脑一号”的成功无疑是医疗康复领域的一大步。之后，研究人员将继续提高脑机接口通量，将百通道数提至数千数万甚至更高，同时顺应多模态融合发展趋势，实现不同传感器之间的高效同步。在解码方面，未来的脑机接口系统将更好地借助前沿技术对数据进行算法分析和精准解码，深度解析复杂的大脑活动。