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非侵入式脑机接口

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非侵入式脑机接口通过头皮脑电、功能近红外等技术采集大脑信号,无需开颅手术即可实现人机交互。本专题关注 EEG 头戴设备、SSVEP 拼写器、运动想象范式等方向的产品与研究进展。

2026 年 9 月

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。

移动脑电到底有多移动?CoME 框架用四个维度说清楚

让受试者在跑步机上走路,和让他背着记录设备在户外自由行走,都可以叫移动脑电,但两者的自由度差得很远。2017年提出的 CoME 框架用设备移动性、受试者移动性、系统规格和通道数四个维度给一项研究打分,比如(2D, 4P, 17S, 32C)。设备移动性和受试者移动性必须分开看:头戴式系统做静息态记录,设备分很高,受试者移动性仍是0P。这个框架不是产品排行榜,分数高不等于系统更好。

脑电转文字被曝高估:随机噪声也能骗过部分解码器

把脑电直接翻译成自由文本,一直被视为非侵入式脑机接口最有想象力的方向。但一项针对多个已发表解码器的测试发现,把真实脑电换成随机噪声后,部分模型仍能输出流畅句子,成绩与用真实脑电时相当,说明语言模型可能承担了大部分工作。该领域随后把噪声基线测试和无教师强制解码列为新的验证惯例,同时用脑磁图作对照,量化了脑电与更清晰信号之间的差距。

单通道脑电去噪新框架SPAR-EEG:P300拼写准确率提升7.8个百分点

可穿戴神经技术与脑机接口应用,包括辅助交互界面和临床监测,都希望用上单通道脑电,因为电极少、佩戴负担轻。但单通道脑电信号中的肌电、眼电和运动伪迹难以去除,尤其在缺少辅助通道、伪迹标签或人工挑选的干净基线片段时。SPAR-EEG框架无需这些额外条件,对每个脑电分段施加三段针对特定伪迹的衰减处理:基于变分模态分解的一段处理高频肌电爆发,基于奇异谱分析的两段分别处理眨眼样眼电瞬变和缓慢运动漂移。它在26个信噪比水平上均取得最优伪迹区信噪比改善,并在仅用FP1和FP2两个导联的P300拼写任务中把最终准确率提高7.8个百分点。

Ceribell脑电分析软件获美国FDA 510(k)许可

美国医疗器械公司Ceribell的“Ceribell EEG Analysis Software”获得美国食品药品监督管理局(FDA)510(k)许可,审评结论为与已上市产品“实质等同”。这款软件对脑电信号做定量分析,FDA将其归为II类器械,归口神经科审评。510(k)是美国中等风险器械上市前的常规路径,只需证明与已有产品同等安全有效,不同于高风险器械所需的上市前批准。FDA公开的审评记录未说明软件的具体适应证和分析功能。

成人探索研究发现脑机接口学习表现与阅读进步相关

研究者开发了一种结合听觉输入与视觉反馈的非侵入式脑机接口,通过头皮脑电采集信号,目标是改善发展性阅读障碍相关的语音加工,并首先在有、无阅读障碍的成人中测试。参与者完成16次训练,前后接受语音意识和阅读能力评估。在学会使用脑机接口的参与者中,包括阅读障碍组和控制组,离线脑机接口分数与非词阅读能力的提高显著相关;脑机接口学习表现还与真实单词阅读及声音振幅上升时间辨别能力的改善显著相关。这些关联不能证明训练导致阅读改善,也不能直接外推至婴儿或儿童。本研究为预印本,尚未经同行评审。

脑机接口外骨骼综述:人工智能负责读懂意图,机械限位仍交给传统控制器

脑机接口能读出与动作相关的神经活动,动力外骨骼则提供完成动作所需的力量。但脑电信号噪声大、肌电随疲劳与恢复而变,合适的助力程度又高度依赖使用者和任务,因此人工智能的价值主要在于同时处理多种变化信号,而不是依赖单一固定输入。这篇综述梳理了脑电、肌电与机械传感如何组合用于外骨骼控制,并对比了卒中康复与健康使用者两类目标迥异的应用。作者认为,仅提高分类准确率并不够,延迟、校准、疲劳、不确定性与物理安全同样决定系统是否真正可用。

8通道脑电加VR头显:单受试者实时判断准确率最高达90%

研究团队用一块8通道OpenBCI Cyton板、一顶按国际10-20系统布置的脑电帽和一台Meta Quest 2头显,采集运动想象与注意力信号,在信号稳定时用EEGNet模型做到最高90%的受试者特异性在线分类准确率。研究面向注意缺陷多动障碍(ADHD)的认知控制训练,把脑电传感器整合进虚拟现实严肃游戏,目标是让使用者实时控制心理状态;此前方案多用多通道系统,硬件复杂,且未把运动想象与注意力水平结合起来。研究同时记录了高阻抗、通道饱和与头显绑带机械张力带来的伪迹,说明低成本配置要真正可用,先得管住皮肤电极阻抗和机械干扰。这是一项单例可行性研究,未做临床评估。

脑电与脑磁联合解码想象动作,中位准确率达79.4%

研究者提出两阶段学习框架FUSE,将同步记录的脑电与脑磁信号用于运动想象分类,并在20名参与者的数据上评估。与传统手工频谱特征相比,学习得到的表征使中位分类准确率从73.4%提高至79.4%。联合使用两类信号的中位准确率也高于仅用脑磁的68.0%和仅用脑电的76.5%,但相对脑电的增幅较小。研究还测试了跨参与者迁移:超过一半的跨受试者模型,与对应的受试者专属模型相比,准确率差距在1个百分点以内。结果涉及信号分类与表征迁移,并非临床疗效验证。本研究为预印本,尚未经同行评审。

低成本8通道脑电设备解码驾驶转向想象,平均准确率66.80%

开车时想着往左打方向盘还是往右打,能不能从脑电里读出来?武汉理工大学等单位的研究团队设计了一种贴近真实驾驶的运动想象范式:受试者只想象用右手转动方向盘,向左或向右。运动想象指不实际动手、只在脑中演练动作,大脑运动区仍会出现可测的节律变化。团队用一台仅有8个电极的低成本OpenBCI设备采集了12名受试者的脑电,发现左右转向想象在头顶中央区域产生可区分的信号模式。他们开发的SMB-TCSAN解码模型在转向方向数据集上取得66.80%的平均分类准确率。研究者称这只是初步验证低成本、少通道设备的可行性,距离辅助驾驶应用仍有距离。

大语言模型补全意图,P300拼写击键次数减少超过62%

这篇综述梳理了P300脑机接口从经典拼写器到AI代理的演进路径。P300是大脑看到罕见刺激后约300毫秒出现的正向电位,系统靠它判断用户想选哪个字符。综述指出,ChatBCI、MindChat等近期系统把P300拼写器与大语言模型结合,击键次数减少超过62%,通信速度提高到近三倍。作者还提出一套端到端架构:脑电头戴设备加实时CNN检测器,再加一层由大语言模型规划器和物联网控制接口组成的AI代理层。

各向异性水凝胶电极实现P300与SSVEP信号采集

非侵入式脑机接口的电极长期在导电性、贴合度和耐用性之间取舍。一种通过原位定向冷冻共聚制备的导电水凝胶,内部形成垂直排列的离子通道与互连纳米孔网络,导电性优于常规水凝胶电极。在初步的P300与稳态视觉诱发电位(SSVEP)实验中,这种电极采集到的信号质量与常规湿电极和干电极基准相当,同时具备与组织匹配的压缩模量、高延展性、皮肤黏附性和快速自愈合能力。论文把上述实验定位为可行性验证,未报告长期佩戴稳定性、规模化制备或人体临床试验数据。

用核磁数据约束脑电解码,单指动作识别准确率提升至74.53%

手指在大脑运动皮层里的代表区挨得很近,从头皮脑电里分辨单根手指的动作一直很难。研究团队先用同步采集的脑电与功能核磁数据学出一套频谱投影,再用核磁给出的类别几何结构去修正脑电预测。12名健康受试者的测试中,两分类动作执行的组平均准确率从66.93%升到74.53%,三分类从44.83%升到56.58%;运动想象任务上两分类从80.78%升到85.63%。推理阶段只用脑电,不需要配对的核磁数据。

脑电脑机接口尝试叠加两种想象,可区分状态扩展至8类

主动式脑机接口靠用户在脑中想象动作来发指令,无需身体实际运动,但常用的运动想象只能区分少数几种状态,可用指令有限。加拿大纽芬兰纪念大学电气与计算机工程系的研究人员让受试者同时做两件事:一边想象唱歌,一边想象动单手或双脚,称为双意象任务。研究团队记录14名健康参与者的脑电,用滤波器组共空间模式提取特征、正则化线性判别分析分类。结果显示,这类叠加想象能与各自的单一想象及静息状态区分开:3类和4类分类准确率最高达64.1%和63.0%;扩展到7类和8类时,平均准确率约55%和50%,远高于14.3%和12.5%的随机水平。作者坦言,这一准确率还不足以支撑实用的多指令脑机接口,但证明了组合想象这条路可行。

脑电运动想象控制轮椅,支持向量机解码准确率90.7%

研究团队设计并实现了一套基于脑电运动想象的脑机接口系统,把解码器与一台真实差速驱动轮椅原型机接在一起。这类系统面向严重运动功能障碍人群,提供非侵入式的控制途径,但脑电解码本身的不确定性一直是它走向实体执行机构的障碍。团队用滤波器组共空间模式提取特征,在公开数据集上比较支持向量机、k近邻和线性判别分析三种分类器,支持向量机的平均分类准确率为90.7%;换到独立数据集上通过硬件在环方式回放测试,准确率为85.9%。加入基于置信度的指令校验后,被系统接受的指令准确率升到97.6%,代价是只覆盖60.7%的指令。系统还配了置信度门控、转向自终止、切换制动、通信超时监控和硬件急停等多层安全措施,用来兜住解码出错时的后果。

随机森林算法识别真实与想象动作,消费级脑电也能用

受试者做动作和只在脑中想象动作,脑电信号能不能被机器分开?一项预印本研究用随机森林算法在消费级和研究级脑电系统上做了测试,结果显示算法能区分两类活动,还能判断出对应的是身体哪个部位。脑电是理解大脑与人体运动相关电活动的基础工具,脑机接口正是利用这类电活动开发辅助技术,尤其是面向身体残障人士的技术;但从脑电信号中提取特征和模式仍然复杂,因此常交由机器学习算法处理。研究同时指出,不同人之间的脑电差异会拖累分类准确率,这意味着同一套模型换个人用,效果可能就打折扣。该研究为预印本,尚未经同行评审。

不用开颅也能读语音:OPM-MEG解码准确率高出脑电3.6个百分点

10名母语为汉语的受试者朗读6个单元音韵母,同一套任务下同时记录光泵磁强计脑磁图与脑电。在刺激后150至500毫秒窗口内,OPM-MEG在全部5种分类器上的解码准确率都显著高于脑电。表现最好的组合是共空间模式(CSP)特征加线性支持向量机,OPM-MEG平均准确率60.3%,脑电56.7%。这意味着无需植入电极、也不限制头部活动的语音脑机接口,可能有一条比脑电更清晰的信号通路。
09-10 产业报道

瓦博科技展示脑电AI绘画体验,以信号分析结果参与图像生成

瓦博科技展示了用脑电信号参与AI图像生成的Dreamer(灵梦)体验:观众佩戴头带,查看脑电反馈,并参与生成图像。据公司介绍,设备采集脑电信号后,由系统处理和分析,再将分析结果作为AI图像生成的条件。这并非直接还原参与者脑海中的画面。在中国联通合作伙伴大会的高通展位,工作人员引导观众佩戴设备并完成体验,脑电显示与生成作品分别呈现信号采集和创作输出两个环节。此次展示属于面向公众的产品交互体验。

联邦学习框架NEXUS-MI把运动想象脑机接口骨干网流量降低约42%

运动想象脑机接口的个体差异大,校准数据少,联邦学习能在不上传原始脑电的前提下共享模型。这个框架把网关同步当作学习与通信的联合控制问题:原始脑电和分类头留在本地,边缘协调器维护共享骨干网络。在BCICIV-2a和OpenBMI两个数据集上,通信感知协调把服务器到客户端的骨干网流量减少约42%,队列平均准确率差异很小且随实现而变。但平均值掩盖了个体脆弱性,BCICIV-2a上相对理想链路参考的损失最高约12个百分点。

想象慢跑比想象手部动作更易“拥有”虚拟化身

用脑机接口控制虚拟化身时,参与者报告:想象自己在慢跑,比想象右手张开更能产生“这个身体是我的”的感觉。但脑电信号本身,慢跑想象反而更弱。实验中,行进由头皮脑电中与运动想象相关的运动感觉节律事件相关去同步控制,方向由眼动控制,参与者在弯曲赛道上操纵一个以慢跑姿态前进的虚拟化身,随后用问卷评估对化身的具身感。研究团队认为,这提示脑机接口不能只看信号强度,还要看动作与想象是否一致:神经信号强度与具身体验可能出现分离,想象与动作的一致性应当与常规解码指标一并考虑。

协和医学院研发480指令混合脑机接口,传输率每分钟260比特

脑机接口要实用,信息传输率(ITR)是关键指标。中国医学科学院北京协和医学院团队提出一种结合表面肌电(sEMG)与稳态视觉诱发电位(SSVEP)的混合脑机接口系统,用120个闪烁频率和4种手势编码480个目标。在线实验中,平均分类准确率达84.55 ± 7.23%,平均信息传输率达260.07 ± 30.41比特/分钟。该系统指令集大小与现有最大目标数系统相当,性能位居前列,为大指令集脑机接口的实现提供了技术参考。研究由生物医学工程研究所团队完成,发表于2026年9月7日的《Cognitive Neurodynamics》。

回声状态网络加入置信度神经元,可实时判断运动想象脑电解码是否可靠

脑机接口把脑电信号翻译成指令时,系统自己能不能知道“这次判断有没有把握”?研究人员在回声状态网络(一种借鉴神经系统、擅长处理时间序列的计算模型)中加入了一个专门输出决策置信度的读出神经元,让置信度随着决策形成持续更新。在模拟决策任务中,刺激越强、越容易区分,置信度活动越高;在基于脑电的运动想象分类中,置信度活动随决策准确率升高,并能区分正确与错误的判断,在表现较好的受试者身上尤其明显。该研究为预印本,尚未经同行评审。

模拟视力受损未降低脑机接口解码准确率,凭颜色辨认目标即可操控

瘫痪患者常伴有视力问题,眼睛看不清,还能用“注意力”操控脑机接口吗?研究人员让健康受试者在模拟视力模糊和单眼视物的条件下操作脑机接口。受试者眼睛不动,只把注意力转向视野边缘带颜色的目标。结果显示,视力下降确实改变了大脑对视觉刺激的电反应,部分反应幅度变小,但系统从脑信号中判断用户意图的准确率没有受到影响。这说明只要还能分辨目标的颜色,视力受损者也可能可靠地使用这类不依赖眼动的非侵入式脑机接口进行交流。该研究为预印本,尚未经同行评审。

微调降到10分钟,PNPL竞赛让脑机语音适配进入临床可行范围

一项于2026年9月3日上传至arXiv的预印本公布了2026年PNPL竞赛的任务设定。该竞赛基于扩展的LibriBrain100数据集,包含32名新增被试,每人约40分钟数据,并新增约80小时的个体内数据。竞赛设2个赛道,Deep赛道关注个体内词分类,追求最佳性能;Broad赛道关注跨被试泛化,将个体微调数据从约40分钟逐步减少至20分钟、10分钟,接近临床可行范围。2025年竞赛的获胜者在语音检测和音素分类任务上分别达到95.6%和73.6%的F1分数。该预印本未经同行评审。

P300脑机接口拼写器研究:调优后的固定权重融合语言模型不输自适应策略

P300脑机接口拼写器靠识别脑电里的P300反应来选字母,常借助语言模型预测下一个字符以提高准确率。研究人员想知道:能否按每次选择的可靠程度,自动调整对语言模型的信任度?他们重新分析了47名渐冻症患者的3373次拼写选择,测试了22个语言模型,参数规模最高达46.7B。结果是,在公平比较下,没有一个模型显示自适应融合优于调优后的固定权重。此外,固定融合输出的概率本身在标记错误选择上比专门设计的控制器更好,错误富集度达2.8至3.8倍。该研究为预印本,尚未经同行评审。

48名受试者参与在线实验,3通道P300追平8通道性能

广州海事大学、广东工业大学与广州大学的研究团队用遗传算法结合贝叶斯线性判别分析,从传统8通道P300脑机接口里选出一组泛化能力强的固定3通道组合,免去逐人重新校准。该研究2026年9月1日发表于《Biomimetics》。48名健康受试者完成了离线和在线虚拟现实实验,结果显示3通道系统的准确率和信息传输率与8通道系统相当,没有明显的性能下降,设备准备时间从30分钟缩短到3分钟,减少90%。NASA-TLX负荷评估显示用户的心理和生理负担明显减轻。研究者称,这一少通道策略在保住核心交互性能的同时改善了用户体验和系统实用性。

西北工大推出混合式分词器,脑电大模型分类准确率最多提高15.3%

西北工业大学研究团队提出面向脑电大模型的混合式分词器SEDAT,把挤压激励空间聚合、数据自适应高斯平均滤波分解、瞬时频率引导的自适应切分和傅里叶域重采样整合进一条流程,解决现有切分方法边界与神经状态不对齐、忽略通道间空间信息、难以跨范式通用的问题。该研究2026年9月1日发表于《Journal of Neural Engineering》。在覆盖运动想象、P300、睡眠分期和癫痫等范式的10个脑电数据集上,用LaBraM、EEGFormer、EEGPT和NeuroGPT这4个大模型评估,SEDAT相比固定长度窗口的分类准确率最多提高15.3%,比其他方法中最好的一个高1.2%至4.6%。

ANT Neuro与optohive合作,联合开发脑电与近红外同步采集混合帽

德国脑电设备商ANT Neuro于2026年9月1日宣布与瑞士fNIRS系统开发商optohive AG建立战略合作。据ANT Neuro公告,optohive的HiveOne功能近红外光谱系统将通过ANT Neuro在各地区的销售与技术支持团队提供给其服务近30年的科研用户。合作不止于分销,双方同意联合开发一套脑电与fNIRS联合记录方案,把ANT Neuro的eego脑电技术与HiveOne装进同一顶混合帽,两路数据经Lab Streaming Layer同步。公告称,optohive成立于2025年,是苏黎世联邦理工学院的衍生公司。
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