Blackrock Neurotech
NeuroPort系统：实现大脑神经信号的高精度采集与实时解码
随着脑机接口（BCI）技术进入爆发式期，全球科技竞争聚焦于神经信号采集、解码与转化的核心技术突破，侵入式脑机接口因具备高信号质量、高时空分辨率的优势，成为临床神经康复与神经科学研究的核心方向。Blackrock Neurotech作为全球脑机接口领域的先驱企业之一，其核心产品NeuroPort系统（含配套犹他阵列电极）具有长期植入稳定性与广泛的科研和临床应用的优势。本次调研聚焦NeuroPort系统的技术特性、核心构成与原理等方面，梳理其技术优势与应用场景。
一、NeuroPort系统核心解析
1.系统核心定位
NeuroPort系统是Blackrock Neurotech推出的一套完整的侵入式脑机接口解决方案，核心功能是实现大脑神经信号的高精度采集、实时处理、解码与传输，为神经科学研究和临床神经功能修复提供核心技术支撑。该系统并非单一设备，而是由植入体（犹他阵列电极）、信号采集硬件、神经信号处理器及配套软件组成的完整系统，可根据科研与临床需求进行定制化配置，是目前全球应用最广泛的侵入式脑电信号处理系统之一。
2.核心构成
犹他阵列电极（NeuroPort电极）：
系统核心植入部件，由数百个微小的硅针组成，采用硅基微制造技术制成，典型尺寸为3.2mm×3.2mm或4mm×4mm，电极间距400μm，可定制电极长度与配置，采用铂和溅射氧化铱材质，生物相容性强，可植入大脑皮层，实现单个或多个神经元电活动的高精度记录，是目前全球最先进、使用寿命最长的皮层内电极之一，自2004年起已应用于人类植入研究。
信号采集与处理硬件：
包括神经信号放大器、数据采集模块，支持最高512通道的全带宽神经记录，采样率可达30kHz，具备高信噪比、低噪声干扰的优势，可同时采集局部场电位（LFP）和神经元锋电位（Spike），满足高时空分辨率的信号采集需求，且支持实时数据访问，适用于闭环脑机接口应用。
配套软件系统：
涵盖数据采集、信号分析、实时解码、实验控制等功能，支持Matlab/C++ API定制化开发，可实现神经信号的实时解析与可视化，同时提供数据共享的集中式代码库，方便研究者进行数据处理与学术研究，适配不同研究场景的个性化需求。
辅助组件：
包括经皮连接器、植入基座、手术辅助工具等，同时提供无线数据传输模块，解决传统有线传输的不便，为患者居家使用提供可能。此外，公司还提供定制化的电极阵列架构、封装技术及软件开发支持。
二、核心原理
NeuroPort系统的核心运作原理围绕“神经信号采集-处理-解码-输出”的闭环流程展开，依托侵入式电极的高精度接触优势，实现大脑神经活动与外部设备的精准联动，本质是将大脑电生理信号转化为可识别、可控制的电信号指令，具体分为四个核心环节：
神经信号采集原理：
大脑神经元活动时会产生微弱的电生理信号（包括神经元锋电位Spike和局部场电位LFP），犹他阵列电极植入大脑皮层后，通过阵列上的微小硅针与神经元直接接触，利用铂和溅射氧化铱材质的高导电性，捕捉单个或多个神经元的电活动信号，将微弱的神经电信号转化为可检测的电信号，同时凭借电极的高生物相容性，减少对脑组织的刺激，确保长期稳定采集。
信号处理原理：
采集到的原始神经信号混杂着噪声干扰，系统通过专用神经信号放大器，将微弱信号放大至可处理范围，同时通过滤波技术剔除环境噪声、肌肉电信号等干扰项，保留纯净的神经电信号。随后由数据采集模块按照预设采样率（最高30kHz）对信号进行数字化转换，将模拟电信号转化为数字信号，为后续解码提供基础。
信号解码原理：
依托配套软件系统的算法模型，对数字化的神经信号进行分析、识别与解读，挖掘信号与大脑意图（如运动、语言、感知）之间的关联规律。通过Matlab/C++ API支持的定制化算法，可实现对特定神经信号特征的提取，将其转化为明确的指令（如意念控制机械臂的运动方向、速度），解码过程可实时完成，满足闭环脑机接口的应用需求。
信号输出与反馈原理：
解码后的指令信号通过有线或无线传输模块，发送至外部设备（如机械臂、轮椅、语音假体等），实现大脑意图的精准执行。同时系统可通过反馈模块，将外部设备的执行状态转化为微弱电信号反馈至大脑，形成“采集-处理-解码-输出-反馈”的闭环，提升控制精度与稳定性，适配科研与临床的多样化需求。
三、核心技术优势
01
高信号质量与稳定性
犹他阵列电极采用精密硅微制造技术，电极间距小、接触面积精准，可实现单个神经元信号的稳定记录，长期植入后仍能保持良好的信号采集效果，累计人类植入案例超过40例，植入稳定性经过长期临床验证，是众多突破性BCI研究的技术基础。
02
系统兼容性
支持多通道灵活配置（最高512通道），可适配不同的研究场景（如运动控制、感觉恢复、癫痫监测等）。软件支持API定制化开发，研究者可根据自身需求开发专属的信号处理与解码算法，同时可定制电极长度、阵列配置等硬件参数。
03
完整的生态支撑
并非单一设备，而是涵盖植入体、硬件、软件、手术辅助的全链条解决方案，同时提供技术支持、监管申报协助（IDE、IRB申报）、数据共享等服务，形成完整的产业生态，降低研究者与临床机构的应用门槛。
04
丰富的临床与研究经验
依托19年的人类研究经验，累计植入研究天数超过30000天，支持了大量关于运动控制、感觉恢复、语言解码、癫痫监测等方面的BCI研究，技术成熟度高，临床安全性得到充分验证。
四、NeuroPort系统应用场景
01
神经振荡与脑网络研究
通过高时空分辨率的信号采集，分析大脑不同脑区的神经振荡活动，探索多感官刺激对脑网络的调制机制。例如，有研究纳入19名局灶性癫痫患者，使用NeuroPort系统（30kHz采样率）记录颅内电生理信号，揭示了多感官闪烁刺激对人脑神经活动的调制作用，为人类脑网络层级调控机制提供了直接证据。
02
语言功能恢复
通过解码大脑语言相关区域的神经信号，将“意念”转化为文本或语音，为失语患者提供沟通途径。2023年，研究人员为一名严重构音障碍的ALS患者植入NeuroPort阵列，实现了语音神经假体的快速校准，在词汇量扩展至12.5万个的情况下，语音解码准确率仍可达90.2%，植入8个多月后准确率保持在97.5%以上，通信速率远超传统辅助沟通方式。
03
运动功能恢复
帮助瘫痪患者通过意念控制机械臂、轮椅等外部设备，完成复杂动作。已有多名瘫痪患者通过植入NeuroPort系统，实现了机械臂的精准控制，恢复了基本的生活自理能力，体现了该系统在运动功能修复中的临床价值。
结
语
Blackrock Neurotech的NeuroPort系统是目前全球侵入式脑机接口领域技术最成熟、应用最广泛的解决方案之一，其核心优势在于高精度、高稳定性的神经信号采集能力、完整的系统生态与丰富的临床研究经验，已成为神经科学基础研究与临床神经功能修复的核心工具之一，支撑了全球大量突破性的BCI研究。
撰写人：尹子悦 戎泽 张忠伟 王伟旭
师苏美 黄靖雅
审核人：马磊
