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2026 年 9 月

北京大学等在小鼠视觉皮层施加光刺激,从脑信号重建自然电影画面

北京大学等合作团队在清醒小鼠中,将自然电影的动态画面转换为具有时空图案的光遗传刺激,再从初级视觉皮层的反应中重建电影帧。研究比较了自然观看与人工刺激两种条件下的皮层活动,发现人工刺激诱发的宏观动态与自然视觉反应具有较高可比性,信息表征也呈现对齐。团队开发的深度学习模型能够从两种条件下的皮层信号中重建画面。这项动物实验为评估视觉皮层假体如何将图像转换为刺激模式提供了概念验证,但并不等于已证明人工刺激能让小鼠产生相应视觉体验,更不代表人体视力恢复效果。

日内瓦大学等测试22名健康参与者,湿发使脑电坏通道比例从约40%降至15%

日内瓦大学与CIBM生物医学成像中心等合作,在22名健康参与者的单次实验中比较干、半干与凝胶条件的静息态脑电。用自来水湿发后,坏通道比例从约40%降至15%,平均电极阻抗指标改善75.7%;闭眼时,频谱功率与凝胶记录的相似性提高7.7%,不同频段的功能连接相似性提高约56至70%。信号质量仍未完全达到凝胶系统的水平,研究也未测试脑机接口任务表现。

3D打印软质皮层植入体可局部降温并同步记录脑电,在大鼠模型中抑制癫痫样放电

药物控制不住的局灶性癫痫,能不能靠给发作区域“降温”来压下去?德国和英国的研究团队用挤出式3D打印硅橡胶,把控温元件和记录电极装进一个可贴在啮齿动物大脑皮层表面的软质植入体里。它连接一个自主运行的外部驱动单元后,能在局部迅速建立稳定的低温,同时记录皮层脑电,也就是直接从大脑表面采集的电信号。在用4-氨基吡啶诱发癫痫的啮齿动物模型中,局部低温抑制了癫痫样活动。研究者认为,这一做法有望推动局灶性低温疗法走向临床,但目前结果仅来自动物实验。

堵住“偷看答案”的漏洞后,脑电解码准确率只有四成多,小模型反而更好

脑机接口要给新用户用,解码器得在没见过此人数据的情况下读懂他“想象动一动手脚”时的脑电信号。研究人员提出ThinkNet框架,从数据归一化、模型挑选到多模型组合,全程不让被测者的数据参与决策,避免成绩被高估。在公开数据集BCI Competition IV-2a的四分类任务中,研究采用9折留一被试交叉验证,选出的小模型只有4.9K个参数,准确率为44.35±15.41%,单次推理耗时0.99毫秒;参数不超过25K的小模型平均准确率40.10%,高于中型和大型模型的35.09%和34.78%,由验证集把关的模型集成也优于单模型推理。研究同时发现,验证集成绩与测试成绩几乎不相关,模型挑选的可靠性仍是瓶颈。该研究为预印本,尚未经同行评审,作者注明论文已被IEEE-EMBS BHI'2026会议接收。

五色闪烁刺激实现64目标脑机接口,准确率93.72%

传统的视觉诱发脑机接口靠黑白高对比度闪烁来“标记”屏幕上的每个选项,看久了眼睛容易累,可区分的选项数量也有限。天津职业技术师范大学的研究团队改用红、绿、蓝、黄、灰五种颜色的相对变化来编码刺激,并对目标分组调制,做出了一套可同时区分64个目标的系统。配套的解码算法先用任务判别成分分析(TDCA)从脑电中提取与目标相关的成分,再交给一个轻量的神经网络(多层感知机)完成分类。实验于2026年4月至6月开展。在10名参与者的对比实验中,这套TDCA-MLP算法的平均准确率为93.72%,高于4种常用算法。作者称,系统所需校准更少,主观视觉体验较好。

天津大学等团队综述运动想象脑机接口轻量化算法,指向可穿戴应用

深度学习让脑机接口读“想象动作”的脑电信号越来越准,但模型太大,难以装进可穿戴设备。这篇综述把让模型“瘦身”的办法归为两类:一是改进卷积神经网络结构,如深度可分离卷积、多分支卷积、空洞卷积和注意力机制;二是压缩已有模型,如剪枝、量化、知识蒸馏和低秩分解。作者比较了代表性轻量模型的参数量、计算量和分类准确率,认为轻量化网络很有潜力,但各类压缩方法都有短板,手工设计也效率低、依赖特定硬件,建议转向自动化网络结构搜索与软硬件协同设计。

脑机接口配合神经电刺激,运动想象与实际运动均提升皮层脊髓兴奋性

脑机接口读出“准备动手腕”时的脑电信号,并在信号最强的时刻给手臂神经一次电刺激,可以增强大脑到肌肉这条运动通路的兴奋程度。研究在17名健康志愿者身上比较了两种做法:一种是真的伸腕,一种只是想象伸腕。干预结束后,两种方式测得的运动诱发电位最大幅值都显著升高,结束30分钟后仍高于干预前,两者之间没有显著差异。研究者认为,这意味着无法自主活动手部的患者也可以只靠想象参与这类训练。不过受试者均为健康人,且个体差异较大,尚未在卒中患者身上验证。

研究发现运动想象脑机接口难以识别未学过的动作类别

研究测试了7种检测方法,考察运动想象脑机接口能否识别训练时未见过的动作类别,而不是将其强行归入已知类别。结果发现,对许多用户而言,模型面对熟悉类别时的不确定性甚至高于陌生类别,因此多种在其他机器学习领域有效的方法在这里表现不佳。研究还发现,陌生类别检测表现与已知任务表现相关:深度集成和蒙特卡洛Dropout模型的任务分类AUC达到0.9,分布外检测能力最高达0.7。作者认为,对任务表现较好的模型和受试者,拒绝不熟悉的认知状态具有可行性。

剑桥大学合作团队联合4至200Hz皮层脑电,解码多维语义

剑桥大学参与的一项合作研究分析人类腹侧前颞叶表面的皮层脑电网格电极数据,发现结合4-200Hz的宽频信号,可以显著解码具有程度差异的多维语义信息,而单个频段未得到显著解码结果。研究使用表示相似性学习,分析信号在不同时间和频率下的功率与相位,比较语义信息集中于单一频段、各维度分别对应不同频段,以及需要联合多个频率才能呈现三种假说。作者认为,结果支持“跨频率”编码。理解多维语义的神经表征,需要把多个频率的信息放在一起考察。这项研究尚未经同行评审。

从脑信号读“心里默念的话”:信号越弱,语言模型帮的忙越大

想象中说的话,比耳朵听到的话更难从脑信号里读出来:大脑反应弱、噪声大,可用的数据也少。研究团队用一套同一批内容既“听”又“想”的脑磁图(MEG,一种在头皮外记录大脑磁场的无创技术)数据集,在训练和解码两个环节接入语言模型。结果显示,想象语音从语言模型中获益比听到的语音更多,而且最佳效果需要更多依赖语言模型。作者据此认为,脑信号证据越弱,语言模型提供的上下文先验越有用。该研究为预印本,尚未经同行评审。

新算法实时分辨单个神经元的放电,在四组动物数据中判对率达96.4%

植入大脑的电极记录到的是许多神经元混在一起的放电信号,脑机接口要先分清哪次放电来自哪个神经元,才能读出意图。这项研究设计了一套混合算法,用深度神经网络识别放电所属的神经元并估计波形形态,再用模糊逻辑方法在信号质量不确定时判断放电、评估结果可信度,网络结构则通过多目标筛选选定。在大鼠皮层、海马CA1区和猴运动皮层的四个记录数据集上,全标注条件下分类准确率为96.4%,精确率94.8%,平均延迟45.2毫秒;只有10%数据带标注时准确率为88.9%,作者称这一结果与现有无监督方法相当,且额外给出置信度和波形估计。研究为单一作者完成,作者指出用于临床前还需前瞻性验证。

北京科技大学等团队梳理脑电脑机接口开源软件生态

脑机接口从实验室走向实际应用,软件是绕不开的一环。这篇综述聚焦非侵入式脑电脑机接口,即通过头皮电极读取脑电信号、无需手术的路线,从技术基础、工具分类、场景适配和未来演进四个维度梳理了开源软件生态。作者展示了开源工具如何覆盖从信号采集到实时交互的完整流程,并按医疗、教育、娱乐等应用场景对工具进行分类,同时指出了当前生态面临的技术挑战,为开发者选择开源工具提供方法参考。

想象语音脑电解码接受跨被试检验,频谱特征准确率达49.03%

只在心里默念、不发出声音的“想象语音”,能否从头皮脑电中读出来,并且换一个没参与训练的人也同样有效?研究人员用严格的被试无关方案重新检验了一个多类想象语音脑电数据集:模型从不在测试对象本人的数据上训练。结果显示,基于频段功率的频谱特征在粗粒度分类中平均逐试次准确率为49.03% ± 4.18%,明显高于时域统计特征的37.97% ± 3.79%,而且少数几个频段就承载了大部分可区分信息。该研究为预印本,尚未经同行评审。

压缩后的脑电解码器抗攻击能力未见提升,剪枝与量化表现出不同的迁移特性

脑机接口要在算力有限的设备上运行,常用剪枝或低精度量化把解码模型压小。研究人员测试了这种压缩是否会改变模型面对对抗攻击时的表现。对抗攻击指对脑电信号加入人眼难以察觉的微小扰动,诱使模型判错。结果显示,在保持识别精度的前提下压缩模型,抗攻击能力并没有变强:在ε=0.005的扰动强度下,EEGNet模型在原始、50%剪枝和两种INT8量化版本下的准确率都只有22%到24%。不过,剪枝后的模型与原始模型之间,攻击样本相互迁移的效率明显下降,量化模型则几乎不变。该研究为预印本,尚未经同行评审。

脑电去噪方法DenoFlow在公开数据测试中改善信号解码

研究提出脑电去噪方法DenoFlow,尝试去除肌肉和眼部电活动带来的干扰,同时保留信号中可供脑机接口识别的信息。作者报告,在两个公开稳态视觉诱发电位(SSVEP)数据集、5种解码器的评估中,该方法的信号保真度与解码准确率均优于7种基线去噪模型。研究通过注入已记录的肌电和眼电伪迹,并控制目标信噪比,构建受污染信号与原始信号配对的数据。这些结果来自上述受控数据测试,该研究尚未经同行评审。

任务条件潜在对齐框架提升侵入式脑机接口跨会话解码稳定性

植入式脑机接口有个老问题:电极每天记录到的神经元会变,昨天训练好的解码器今天可能就不准了。Canyang Zhao等五位作者于2026年9月23日在arXiv发布预印本,提出一种名为任务条件潜在对齐(TCLA)的方法:先结合神经信号重建与连续行为监督,从一次记录中学出一个与行为相关的低维“共享空间”;之后每次新记录都固定这一空间,按不同任务分别对齐进去。在七个猴类数据集上,长期跨会话测试的平均R²为0.476±0.014,解码失败率为6.8%;1,356对同一个体会话对的平均R²为0.371±0.009;换到不同个体之间时,平均R²为0.218±0.004,失败率为12.9%。源代码已公开,该研究尚未经同行评审。

沉浸式虚拟现实让运动想象时的大脑运动区反应更强

只“看”和“想”动作,不真正动手,也能调动大脑的感觉运动区,这是一类康复训练的思路,适合行动能力受限或丧失的人。那么,看什么最有效?西班牙研究团队让15名健康参与者一边观看人形机器人抬手臂,一边在脑中想象同样的动作,观看方式分为沉浸式虚拟现实、二维视频和现场观看真实机器人三种,同时用脑电记录大脑反应。结果显示,沉浸式虚拟现实引发的感觉运动皮层激活最强。脑电里有一种信号叫“去同步”,节律减弱说明该区域更活跃,研究以此作为衡量指标。研究者认为,沉浸式虚拟现实可用于优化这类康复方案和脑机接口应用,但本研究只纳入健康人,尚未在患者中验证。

9名被试18项指标重新排序,运动想象脑机接口最佳模板被试由S5改为S1

在运动想象脑机接口的跨被试迁移学习中,选对"黄金被试",即脑电信号最具代表性、最适合作为训练模板的被试,直接影响其他用户的解码准确率。此前研究采用模糊决策评分法(FDOSM)将S5认定为最佳被试,但该方法未将权重计算与排序步骤分离。伊拉克伊玛目贾法尔·萨迪克大学的研究者构建了一个9×18的统一黄金被试决策矩阵(UGSDM),同时纳入9名被试在训练和评估两阶段的18项指标,涵盖分类准确率、召回率、F1分数、对数损失和特异度等。研究用FWZIC方法计算权重、VIKOR方法做妥协排序,结果显示最佳被试从S5变为S1(Q=0.0000)。4种权重场景的敏感性分析中S1有3次排名第一,显示框架具备一定稳健性。该研究为预印本阶段的方法探索,仅涉及9名被试,尚未经大规模数据集验证。

注意力引导对抗网络抑制单通道脑电肌电伪迹,重度干扰下优势最明显

肌肉活动产生的电信号会在很宽的频率范围内盖过头皮脑电,把分析和脑机接口需要的神经信息淹没。研究人员提出名为P2P Trans的条件对抗去噪模型,它把U形编码器解码器、瓶颈处的多头自注意力、交叉注意力引导的跳跃融合与PatchGAN判别器结合在一起。在基于EEGdenoiseNet、覆盖-7至2 dB共10个信噪比水平的合成数据上,它与5种卷积编码器解码器基线模型比较,取得最高平均相关系数0.8645和最低平均频谱误差0.3596,干扰越重优势越明显。不过它在逐点波形还原上并不领先,说明压低频谱噪声与保真波形之间存在取舍。该研究为预印本,尚未经同行评审。

西北工业大学团队提出扩散引导去噪网络,清除脑电伪迹约需17毫秒

脑电信号很容易被眨眼、肌肉活动和心跳混入的干扰(伪迹)污染,进而拖累脑机接口读取意图的准确率。西北工业大学自动化学院与软件学院的研究团队提出名为Diff-ADN的单通道去噪框架,先按污染严重程度重建信号,再由扩散模型引导做一次残差修正,可处理眼电、肌电、心电及混合伪迹。在-7至+2 dB的污染水平下,重建信号与干净脑电的平均皮尔逊相关系数在0.839到0.936之间。在4个公开运动想象数据集上,去除心电伪迹后解码准确率回升4.88至5.59个百分点,单项最大回升21.90个百分点。处理一段2秒脑电在测试CPU上只需12.52至17.08毫秒。研究同时发现,波形重建得更好,并不等于解码准确率同步回升。

研究者探讨脑机接口临床证据框架的构建与应用

脑机接口产品从实验室走向临床,需要一套判断“证据是否充分”的标准。怎样算“有效”、证据要攒到什么程度,目前缺少统一说法。一篇题为脑机接口临床证据框架的构建与应用的论文正面讨论这一问题,作者署名为Wenxiu QI和Cheng ZHOU。从题目看,论文关注这类框架如何搭建、如何在实践中使用,对监管方、临床医生和研发企业判断产品证据都有参考价值。目前公开的只有Crossref提供的题录信息,没有摘要和正文,DOI为10.3724/j.issn.1000-3045.20260216002。框架的具体结构、证据分级方式、评价指标和适用的产品类型都还无法核实,作者单位也未见公开,有待全文公开后进一步确认。

非侵入式脑信号解码四种语言词汇,分层框架在九项条件中全面超越基线

从头皮脑电和脑磁图这类非侵入式记录中解码单个词汇,一直是脑机接口领域的难题,因为信号弱、时间分散,且混杂着声学、词汇和语义结构。深度学习已能从颅内记录中解码语言,但将这一能力推广到非侵入式记录仍是未解课题。由Yueyang Li、Shuran Chen、Wai Ting Siok和Nizhuan Wang提出的HDND(分层动态神经解码)框架将词汇解码视为逐步精炼而非一步到位的标签检索,在涵盖英语、荷兰语、普通话和粤语的七个脑电与脑磁图数据集、九种实验条件下,参与者平均平衡Top-10点估计值均高于匹配的上下文词汇解码基线,其中八项条件下取得所有对比方法中的最高均值。该研究为预印本,尚未经同行评审。

脑机接口用户观看动作时,运动皮层活动随对象越像人而增强

人在看别人做动作时,负责运动的大脑皮层也会跟着活跃。那么,瘫痪患者看着自己用脑控制的机械手或虚拟手时会怎样?研究人员在植入皮层内脑机接口的用户观看人手、机器人手和类手圆点等虚拟对象做抓握动作时,记录了运动皮层单个神经元的放电。结果显示,被观看的对象越像人,运动皮层的活动越强,这一规律在整体神经元群和单个神经元上都能看到,参与者自己对“像不像人”的主观感受也与神经活动相关。不过,当用户自己尝试做手部动作时,运动皮层活动基本不受所看对象外观的影响,提示脑控外部设备的直观性可能不会因设备是否像人而明显受损。

低通道脑电也能读情绪:厦门团队用额颞不对称性建模达到87%准确率

便携脑电设备通道少,能捕捉的皮层信息有限,情绪解码一直是难点。厦门理工学院团队提出时空频谱非对称融合网络(STSANet),利用额颞区同源电极之间的非线性半球偏侧化特征,在SEED公开数据集和自采数据集上分别达到86.80%和87.43%的情绪识别准确率。研究还验证了便携式Xmuse设备与专业级Enobio设备的频谱能量分布具有一致性,表明该方法有望在消费级脑电硬件上运行。该研究为预印本,尚未经同行评审。

重庆大学提出多类型注意力网络MTANet,运动想象脑电解码准确率达89.47%

重庆大学电气工程学院团队提出端到端神经网络MTANet,用于提升运动想象脑电的解码精度。该模型包含脑电inception注意力模块和并行时序注意力模块,前者提取并加权脑电信号中的时间-频率-空间耦合特征,后者用多条并行时间卷积网络处理不同特征序列的加权片段。在3个公开数据集的离线测试中,MTANet均优于7种现有模型:BCI Competition IV数据集IIb平均准确率89.47%,数据集IIa为83.39%,BCI Competition III数据集IIIa为77.06%。研究尚未在在线脑机接口场景中测试。

脑电基础模型在运动想象解码中全面落后于监督学习模型,输入管道差异是关键混淆因素

预训练脑电基础模型日益被视为脑机接口的通用编码器,但近期基准测试对其迁移效果的评价并不一致。两个主流脑电基础模型LaBraM和CBraMod在BCI Competition IV-2a四类运动想象数据集上,采用验证锁定协议评估后,所有配置均不及传统监督学习模型,包括经验证集选择的微调方案。研究进一步发现,基础模型与任务特定解码器通常使用不同的输入管道进行评估,构成关键混淆因素。将三个监督架构切换到基础模型所用的宽带输入后,准确率变化方向因架构而异:ATCNet提升0.078,EEG Conformer下降0.088,且经多重比较校正后均不显著。这意味着用单一对照模型来衡量基础模型的性能差距可能不可靠。该研究为预印本,尚未经同行评审。

研究改进跨被试运动想象脑电分类,在四个数据集上测试

研究提出一种新模型,尝试减少不同参与者之间脑电信号差异对运动想象分类的影响。模型结合更全面的深层特征表示与域适应学习,让分类器学习不同参与者之间可共用的信息。研究在4个基准数据集上进行测试,平均准确率分别为84.34%、89.59%、73.32%和87.75%;作者报告,其表现优于所比较的先进深度域适应模型。研究还通过消融实验评估两个核心模块的作用。这些结果来自数据集分类测试,说明的是跨被试识别表现,不能直接视为在线脑机接口控制或康复疗效的证据。

新型适配器利用图像局部特征,脑电识别所见图片准确率达95.4%

人看到一张图片时,大脑会留下可测量的电信号和磁信号,能否据此反推他看的是哪张图?多数现有方法只把脑信号和图像的一个整体特征做匹配。这项研究改用视觉模型中间层的全部局部图块特征,设计了一个轻量的残差补丁适配器(RPA)。在公开的THINGS-EEG2脑电数据集上,同一受试者内的Top-1识别准确率为95.4%,跨受试者为35.5%;在THINGS-MEG脑磁图数据集上分别为65.2%和6.7%。作者称在两个数据集上均达到当前最佳水平。分析显示,颜色、纹理等低层视觉特征与高层语义同样重要。该研究为预印本,尚未经同行评审。

两个枕叶电极解码眨眼与扫视,准确率72.37%

波兰研究团队只用了脑电头环上的两个枕叶电极(O1、O2),就把眨眼、左扫视、右扫视和中性状态四类眼动事件区分开来,测试准确率72.37%。做法不是训练一个更强的模型,而是把四个一维卷积网络拆成二分类专家,再用堆叠泛化让一个元分类器解决专家之间的冲突。有意思的是,单独表现最差的弱专家,组合起来反而效果最好。发布这项工作的Neurotechnology是一家脑电硬件厂商,旗下BrainAccess品牌做消费级脑电头环,HALO是它的四通道便携头环产品,配套软件免费提供。眼动追踪通常需要专用设备,这项研究说明消费级脑电头环的两个枕叶通道也能读出眨眼和扫视。但数据只来自4名健康参与者、共1,284个样本,离替代眼动仪还有距离。
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