一个基于事件的神经压缩远程测量与>11×低损失的数据减少高带宽内皮层大脑计算机接口

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 生物医学工程 生物医学工程
• 信号处理 信号处理

背景情况:

• 皮层内脑-计算机接口 (BCI) 为神经记录提供高空间和时间分辨率.
• 在BCI中不断增加的通道数量产生了大量的数据,需要耗费大量功率的远程测量和风险组织损伤.

研究的目的:

• 为高密度神经记录开发一种节能数据压缩和遥测系统.
• 克服当前数据传输方法在皮层内BCI中的局限性.

主要方法:

• 引入基于事件的神经压缩遥测 (NCT) 系统.
• 该NCT包括8个频道旋转的Δ-ADC,一个以事件驱动的序列化器与三元地址事件表示协议,以及基于事件的LVDS驱动器.
• 利用细胞外尖峰稀疏性和高密度记录空间相关性用于数据压缩.

主要成果:

• 实现了大于11.4×的压缩比.
• 证明了每通道仅为1μW的特殊功率效率,比现有技术改进了127倍.
• 维持了尖峰波形忠实度,在低振幅尖峰 (低至31μV) 中,正常化的RMS误差低于23%.

结论:

• 拟议的NCT系统为大脑与计算机接口的功率效率提供了显著的进步.
• 这项技术可以实现高密度的神经记录,降低功耗,对信号完整性的影响最小.
• NCT解决了BCI数据传输中的关键挑战,为更复杂,更少侵入性的神经植入物铺平了道路.