Interfejs mózg–komputer (BCI) wchodzi w nową fazę rozwoju – zarówno w medycynie klinicznej, jak i w badaniach kosmicznych. Chińskie zespoły badawcze ogłosiły dwa przełomy: znaczący postęp w inwazyjnych systemach BCI stosowanych u pacjentów z porażeniem czterokończynowym oraz pierwszą na świecie orbitalną weryfikację bezprzewodowego, wszczepialnego urządzenia BCI. To wydarzenia, które redefiniują możliwości neurotechnologii – od sterowania wózkiem inwalidzkim myślą po analizę aktywności neuronalnej w mikrograwitacji.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Na czym polega inwazyjny interfejs mózg–komputer (BCI) i czym różni się od systemów nieinwazyjnych,
- Jakie przełomy technologiczne pozwoliły pacjentom sterować wózkiem i robotem wyłącznie za pomocą myśli,
- Dlaczego redukcja opóźnienia poniżej 100 milisekund ma kluczowe znaczenie dla synchronizacji „myśl–działanie”,
- Jakie znaczenie ma pierwsza orbitalna walidacja wszczepialnego BCI dla medycyny kosmicznej i ochrony zdrowia mózgu astronautów.
Czym jest interfejs mózg–komputer (BCI)?
Technologia BCI (Brain–Computer Interface) umożliwia bezpośrednią komunikację pomiędzy mózgiem, a urządzeniami zewnętrznymi. Wyróżnia się trzy podstawowe typy systemów:
- nieinwazyjne – oparte na zewnętrznych elektrodach EEG,
- półinwazyjne,
- inwazyjne – wymagające implantacji elektrod bezpośrednio w mózgu.
To właśnie w obszarze systemów inwazyjnych dokonano ostatnich przełomów.
Przełom kliniczny: sterowanie wózkiem i robotem wyłącznie za pomocą myśli
Centrum Doskonałości w dziedzinie Mózgu i Technologii Inteligencji Chińskiej Akademii Nauk (CAS), we współpracy ze Szpitalem Huashan afiliowanym przy Uniwersytecie Fudan, przeprowadziło zaawansowane badania kliniczne z użyciem inwazyjnego BCI. Pacjent z czterokończynowym porażeniem spowodowanym urazem rdzenia kręgowego w odcinku szyjnym może obecnie:
- sterować wózkiem inwalidzkim w warunkach rzeczywistych,
- omijać przeszkody i wykonywać nagłe zatrzymania,
- wydawać polecenia robotowi-psu, aby przynosił jedzenie,
- grać w szachy i wyścigi samochodowe przy użyciu myśli.
W marcu wszczepiono pacjentowi ultracienkie elektrody – każda o średnicy mniejszej niż 1 proc. średnicy ludzkiego włosa. Następnie pomyślnie wszczepiono urządzenie drugiemu uczestnikowi badań. Dotychczas systemy BCI ograniczały się głównie do interakcji z „dwuwymiarowym ekranem”, np. sterowania kursorem. Tym razem pacjenci wykonują „trójwymiarowe czynności” w świecie rzeczywistym, co wymaga ekstremalnie precyzyjnej synchronizacji sygnałów.
Kluczowe innowacje technologiczne
Aby osiągnąć płynną kontrolę urządzeń zewnętrznych, zespół musiał rozwiązać kilka fundamentalnych problemów technologicznych.
1. Kompresja danych neuronowych i hybrydowy model dekodowania
Opracowano nową technologię kompresji sygnałów neuronalnych oraz model dekodowania hybrydowego. W efekcie ogólna wydajność systemu sterowania wzrosła o 15–20 proc.
2. „Wyrównanie rozmaitości neuronowych”
Sygnały neuronalne podlegają zakłóceniom związanym m.in. z emocjami i zmianami środowiska. Nowa technika zapewnia stabilną interpretację sygnałów mimo ich zmienności.
3. Rekalibracja online
Tradycyjne systemy BCI wymagają przerywania pracy w celu ponownej kalibracji. Nowy system umożliwia regulację parametrów w czasie rzeczywistym podczas codziennych czynności.
4. Minimalizacja opóźnienia
Opóźnienie między „myślą, a działaniem” zredukowano do poniżej 100 milisekund. Dla porównania – przeciętny mózg człowieka potrzebuje około 200 milisekund, aby przełożyć sygnał na działanie fizyczne. Oznacza to, że system reaguje szybciej niż naturalna motoryka.
Pierwszy na świecie orbitalny test wszczepialnego BCI
Równolegle zespół z Northwestern Polytechnical University (NPU) w Xi’an przeprowadził pierwszą na świecie orbitalną weryfikację bezprzewodowego, wszczepialnego urządzenia BCI. Urządzenie zostało wystrzelone w kosmos w grudniu na pokładzie platformy eksperymentalnej. W warunkach mikrograwitacji i promieniowania kosmicznego system:
- stabilnie zbierał sygnały EEG,
- działał w symulowanym środowisku płynów ustrojowych,
- generował dane dotyczące poziomu hałasu i długoterminowej stabilności operacyjnej.
Eksperyment wypełnił – według zespołu badawczego – krytyczną międzynarodową lukę w orbitalnej walidacji wszczepialnych systemów BCI. Wyniki pozwolą analizować wpływ mikrograwitacji na aktywność neuronalną astronautów oraz wspierać ochronę „zdrowia mózgu” podczas długotrwałych misji kosmicznych.
Nowa generacja elastycznych elektrod
Jednym z największych wyzwań wszczepialnych systemów BCI jest trwałość i biokompatybilność elektrod. Nowo opracowana elastyczna matryca elektrod:
- ściśle przylega do miękkiej, zakrzywionej powierzchni mózgu,
- umożliwia wysoką wierność sygnału bez uszkadzania kory mózgowej,
- wykazuje kilkaset razy lepszą stabilność sygnału w porównaniu z tradycyjnymi elektrodami metalowymi,
- może być bezpiecznie stosowana w warunkach obrazowania MRI o bardzo wysokim polu magnetycznym,
- umożliwia długoterminową, bezpieczną stymulację i modulację neuronów.
Rozwiązanie zdobyło nagrodę Outstanding Student Paper Presentation Award na 39. Międzynarodowej Konferencji Mikroelektromechanicznych Systemów.
Strategiczne znaczenie BCI dla Chin
Technologie BCI zostały wskazane jako jeden z obszarów „branż przyszłości” w ramach XV Pięcioletniego Planu Rozwoju Gospodarczego i Społecznego Chin. 7 sierpnia 2025 roku Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych, wraz z sześcioma innymi departamentami, wydało wytyczne mające na celu przyspieszenie wdrażania BCI w:
- przemyśle,
- opiece zdrowotnej,
- sektorze dóbr konsumpcyjnych.
Celem jest budowa bezpiecznego i niezawodnego ekosystemu przemysłowego do 2030 roku oraz stworzenie globalnie konkurencyjnych przedsiębiorstw w tej dziedzinie.
Znaczenie globalne: medycyna, rehabilitacja i kosmos
Ostatnie przełomy wskazują, że BCI przestaje być wyłącznie narzędziem eksperymentalnym. Technologia ta może:
- zmienić rehabilitację pacjentów z urazami rdzenia kręgowego,
- umożliwić nowy model integracji człowieka z robotyką,
- odegrać kluczową rolę w neuroochronie astronautów,
- otworzyć drogę do długoterminowych implantów o wysokiej stabilności.
Co istotne, orbitalna walidacja urządzeń wszczepialnych stanowi nowy rozdział w neurotechnologii kosmicznej – obszarze dotychczas praktycznie niezbadanym.
Chińskie badania nad inwazyjnym interfejsem mózg–komputer pokazują, że granica między myślą, a działaniem ulega technologicznemu skróceniu. Przełom kliniczny umożliwiający sterowanie urządzeniami w świecie rzeczywistym oraz pierwsza orbitalna weryfikacja wszczepialnego BCI stanowią dwa filary nowej ery neurotechnologii. Jeśli dalsze badania potwierdzą długoterminową stabilność i bezpieczeństwo systemów, BCI może stać się nie tylko narzędziem rehabilitacyjnym, lecz także elementem infrastruktury medycznej i kosmicznej przyszłości.
Główne wnioski
- Chiny przeprowadziły pierwszy na świecie orbitalny test wszczepialnego BCI, weryfikując stabilność urządzenia w warunkach mikrograwitacji i promieniowania kosmicznego.
- System inwazyjnego BCI umożliwił sterowanie wózkiem inwalidzkim i robotem w świecie rzeczywistym, wychodząc poza dotychczasowe ograniczenia „dwuwymiarowego ekranu”.
- Opóźnienie między myślą a działaniem zredukowano do poniżej 100 ms, czyli szybciej niż naturalna reakcja motoryczna człowieka (ok. 200 ms).
- Nowa elastyczna matryca elektrod zapewnia kilkaset razy większą stabilność sygnału niż tradycyjne elektrody metalowe i może być bezpiecznie stosowana w warunkach MRI.
Źródło:
- https://english.cas.cn/newsroom/cas_media/202512/t20251219_1138007.shtml
