脑部超声波「比马斯克脑机接口更精确微创，超声波读脑大法来了」

声明:本文来自微信公众号“量子位”（ID:QbitAI），作者:西风，授权转载发布

脑机接口赛道又有新消息传出。

IEEE Spectrum消息，一种新型微创超声脑机接口设备正在开发中。

该设备将传统的脑机接口介质脑电，改为了超声波。

原理是使用直接聚焦超声波（FUS）改变神经元的动作电位，用一种名为功能性超声成像（fUSI）的技术，通过多普勒效应测量局部血流变化来监测大脑区域内的神经活动。

医疗技术公司Forest Neurotech和医学影像公司Butterfly Network，已就研发这款微创超声脑机接口设备达成合作。

要知道，像马斯克Neuralink、Paradromics和Synchron等都在开发与大脑进行“电”交互的脑机接口。

那么相较之下，基于超声波的脑机接口有何优势?

“创口”更小，空间定位更精确

据介绍，传统的脑电刺激技术由于电流在脑组织中传播距离有限，所以在空间上受限较大。

因此在刺激大脑深层区域时，需要通过侵入性手术将电极放置在相关位置。而仅在颅骨上安装深层植入物或电极只能记录大脑表层区域的神经活动。

为此，开发团队表示正在研发一款微创超声植入物，只需要将其植入用户的头骨，放置在大脑表层，就能使用超声波灵活刺激和记录大脑特定区域的神经活动，且精度为亚毫米级。

具体来说，由Butterfly Network提供超声芯片硬件支持，Forest Neurotech则使用这些超声芯片，通过引导和聚焦的超声波刺激大脑特定区域。

然后，用一种名为功能性超声成像（fUSI）的神经成像技术来监测神经活动。

fUSI原理也很简单:

和所有细胞一样，神经元需要血液才能发挥作用，而神经元“活性”增加也就意味着大脑需要的血流量供给也要增加。

fUSI正是利用超声波探测脑部血流量的微小变化，来推测出神经元的活动程度。

具体做法是对大脑某一区域发射超声波，然后检测“回波”（受血流影响的反射波）。

由于血液在运动时会引起“多普勒效应”，会轻微影响回波的振动频率。

所以通过分析回波频率的变化，fUSI系统就可以判断出血流速度的变化，进而反推出那里的神经活动。

公司简介

据悉，这款超声波脑机接口设备将由Forest Neurotech、Butterfly Network两家公司联合开发。

其中Forest Neurotech是在今年1月份刚刚成立的一家非营利性机构，专注于开发微创超声脑机接口。

联合创始人有三位Sumner L. Norman、Tyson Aflalo、William Biederman。

上文提到的fUSI技术，正是CEO Sumner L. Norman最近参与的一项研究。

此外，Forest Neurotech属于Convergent Research旗下机构，而Convergent Research是一个科学非营利组织孵化器，并且是Schmidt Futures Network成员，前段时间刚宣布获得了5000万美元新慈善支持。

Butterfly Network则是一家医学影像独角兽公司，由有着“生物科技领域的乔布斯”之称的Jonathan Rothberg于2011年创立。

此前，Butterfly Network创造了首个使用超声芯片技术打造的手持式单探头全身超声系统Butterfly iQ+。

目前，Forest Neurotech已与Butterfly Network达成为期5年的共同开发协议，Forest将支付2000万美元用于购买Butterfly超声芯片及服务。

参考链接:

[1]https://spectrum.ieee.org/bci-ultrasound

[2]https://www.butterflynetwork.com/press-releases/co-development-agreement-with-forest-neurotech

[3]https://www.vis.caltech.edu/documents/25496/Claire_Window_on_the_brain_2023.pdf