调研报告:脑虎科技 CereCube 高通量神经信号采集系统

脑机接口(BCI)是生命科学与信息科学交叉的前沿领域，也是全球科技创新重点方向，其核心需求之一是实现神经信号高通量，高保真，长时间采集，为脑科学研究，人机交互等提供数据支撑。上海脑虎科技是国内较早专注侵入式柔性脑机接口的企业之一，2021年成立以来专注柔性脑机接口的研发，其CereCube 高通量神经信号采集系统凭借高通道数、模块化、全链条自研等优势，成为科研与临床的核心设备之一。本次调研结合企业公开信息对该系统进行全面分析。

作为系统核心控制单元，最高配置配备8个放大器接口，每个接口最多可以处理256个通道信号，支持多模块扩展，实现通道数灵活配置。

提供多种型号可选，包括32、128、256通道记录型放大器，以及16、32通道记录/刺激一体化放大器，适配不同实验场景需求。

兼容脑虎科技自主研发的SilkTrode & SurfTrode 柔性电极，包括柔性深部电极和皮层电极，电极生物相容性强、与脑组织贴合度高，可提升信号采集稳定性，同时支持与市面上绝大部分采集系统适配。

包括放大器连接线、专用电源适配器等，保障硬件设备稳定链接与供电。

CereCube 系统搭配脑虎科技自主研发的 MindExplorer 神经信号记录分析软件，采用云边端架构，形成“硬件采集+软件分析”的一体化解决方案，具体功能包括：

可实时监控原始数据（WB）、连续高频信号（SPKC）、局部场电位（LFP）和动作电位波形（WAVE），支持通过通道数、时间窗、幅值等参数调整显示效果。

支持通过电极mapping、触点阻抗、人工筛选等多种方式过滤无效通道，提升数据可靠性。

支持课题分类管理（我创建、我参与、已结束），数据卡片包含原始数据与分析数据，可实现数据导出、回放、删除等操作，支持数据标签标注，便于分组批量分析。

数据处理：支持一键 Sorting 功能，可对所有通道进行信号分类，能处理单通道高达30万个Spike信号，计算并显示Isolation-Distance、SNR等 Sorting 质量参数，以及Amplitude、Spike Width等Unit特征参数。

可根据数据类型智能推荐分析工具（如Perievent Rasters），支持分析结果导出为结构化数据文件与展示图片，便捷生成实验报告。

CereCube 系统的核心原理是基于“信号感知-低噪声放大-同步采集-滤波降噪-传输处理”的全链路设计，本质是将大脑神经元活动产生的微弱电信号进行精准捕获、放大与数字化处理，转化为可分析、可解读的数据，同时通过模块化架构与协同技术，实现高通量采集，核心逻辑拆解如下：

大脑神经元活动时会产生微弱的离子电流，形成微伏级（1-100μV）的神经电信号（包括Spike、LFP、ECoG等），该信号无法直接被检测和处理，需通过电极实现感知与初步转换。CereCube 系统适配的柔性电极（SilkTrode & SurfTrode），其电极触点与脑皮层表面直接接触，利用电极材料的导电性，将神经元的离子电流转换为微弱的电子电流，完成“离子信号-电子信号”的初次转换，为后续放大处理奠定基础。高生物相容性的电极减少了组织排斥，保障信号捕获的准确性和稳定性。

转换后的电子信号属于微伏级微弱信号，且易受肌电、眼电、环境电磁干扰及电路自身噪声影响，无法直接进行采集与分析。CereCube 采用自研低噪声差分放大电路，核心是通过“差分输入-共模抑制-增益调节”三重设计，实现信号放大与噪声抑制：差分输入可有效抑制共模干扰（如环境电磁噪声），共模抑制比（CMRR）处于行业高位。增益调节模块可根据信号强度（如Spike信号微弱、LFP信号相对较强）灵活调整放大倍数，确保不同类型神经信号均能被有效放大至可采集范围（毫伏级）。同时，电路采用低噪声元器件与优化布线设计，降低电路自身热噪声，输入参考噪声控制在极低水平，保障信号放大过程中不引入额外干扰，保留原始信号的核心特征。

高通量同步采集是 CereCube 系统的核心优势，依托高精度时钟芯片实现 2048 个通道同步采集，保障多脑区信号同步性，避免通道间的时序偏差（时序误差控制在微秒级）。同时，系统采用多模块并行架构，每个模块独立处理 256 通道信号，多个放大器模块协同工作，通过数据缓冲与分时传输技术，解决高通量数据采集过程中的数据拥堵问题，确保采集效率与数据完整性。

系统采用“硬件滤波+软件降噪”的双重方案：硬件层面，通过高通滤波、低通滤波、陷波滤波模块，针对性过滤不同频率的干扰信号，例如高通滤波过滤低频基线漂移，低通滤波过滤高频电磁干扰；软件层面，集成自研自适应降噪算法，通过分析信号特征与噪声分布，动态调整降噪参数，精准分离有效神经信号与干扰噪声。同时支持通道阻抗检测，筛选无效通道，提升数据可靠性与信号保真度。

优化后的数字化信号经有线传输至配套的 MindExplorer 软件系统。传输过程中采用数据压缩算法，在不损失信号精度的前提下，减少数据传输量与存储占用。软件依托云边端架构，完成信号分选、特征提取，将原始信号转化为结构化的分析数据，形成“采集-传输-处理-分析”全闭环处理。

适配小鼠、恒河猴、拉布拉多犬等多种实验动物，目前已成功应用于脑虎科技多项动物实验，核心用于验证系统高通量信号采集与解码能力，例如恒河猴“悟空”植入256通道电极后，通过CereCube系统精准采集神经信号，实现意念控制设备（打游戏）的实验结果。拉布拉多犬“尼奥”则借助该系统完成运动相关神经信号解码，为后续运动功能修复类研究提供数据支撑。

2025年脑虎科技与华山医院联合开展的脑机接口人体临床试验中，依托CereCube 高通量神经信号采集系统，精准采集受试者脑电信号并完成高效神经解码，成功实现脑电信号对智能设备的精准控制及意念语音合成，为肢体瘫痪、语言功能障碍患者的神经功能康复与生活能力改善，提供了兼具科学性与可行性的全新技术路径。

侵入式脑机接口产品转化：与NeuroInterface 集成式BCI设备、系统配套柔性电极及智能手术机器人深度协同，依托各设备核心功能互补性，构建“电极植入-信号采集-神经解码-设备控制”全流程一体化侵入式脑机接口解决方案，主要应用于肢体运动障碍患者的神经功能康复训练，以及脑控机器人操控等人机协同场景，为临床康复与人机交互技术转化提供硬件支撑。

随着脑机接口产业政策的持续支持和市场需求扩大，CereCube 系统有望在高通量神经信号采集设备这一高端市场领域，实现国产化替代与创新引领。 尽管在产品成本、部分前沿技术方面仍需优化，但其全链条自研的技术壁垒和科研临床一体化适配性，已使其成为高通量神经信号采集领域的有力竞争者。