近年来，工程师们一直在努力开发越来越复杂的设备，以帮助人类更好地与计算机进行交互。这些技术包括脑机接口、电子药物和可穿戴健康护理设备，有望推动现有医疗实践和人类用户的能力。

普渡大学的一个研究团队最近提出了一种通过无线神经植入物实现人脑与计算机交流的新方法。他们在《自然电子学》杂志上概述了他们的提议，该方法依靠一个分为两个阶段的过程，在大脑中缓慢展开，允许一个植入在大脑中的小传感器感知并传输信息到一个可穿戴的头戴式设备，而不会干扰人体的生理过程。

“我们在普渡大学的团队在过去8年中一直在电场通信领域工作，并开创了EQS-HBC等技术，现在正在商业化。”这项研究的负责人Shreyas Sen告诉Tech Xplore。

“通过这个研究，我们发现类似于通过身体发出的心电图信号进行身体内部通信，我们可以使用各种技术将数字信息通过组织传输，其中一些技术已经获得了专利。”

包括大脑在内的人体本身具备支持基于微小电信号产生的内部通信能力，其高速特性可以建立一个贯穿整个身体的“宽带”通道。所谓的脑机接口旨在实现这些脑电信号与计算机之间的高带宽交互。

“一旦我们在身体周围开发出电场通信技术，那么在大脑中应用这项技术就成为我们的明显选择，因为它也适用于大脑内部的超低功耗植入物与计算机之间的高带宽通信，”Sen解释说。

Sen和他的同事们开发的技术是基于低功耗和高带宽的数据通信理念，在大脑各个分布区域中使用多个无线植入设备进行。这些分布式植入物可以记录和刺激皮层内（即大脑的外层）和深层脑区。

“这项技术与深脑无线能量传输的进一步发展相结合，将有可能深入了解帕金森病、抽动症、癫痫症、抑郁症、焦虑症和强迫症等疾病的基本情况。” Baibhab Chatterjee说，他是该项研究的负责人，在普渡大学攻读博士学位，现在是佛罗里达大学盖恩斯维尔校区的教员。

“低功耗但高带宽的数据通信是通过将生物组织作为信号传输介质来实现的，我们在普渡大学对此进行了广泛的探索，包括可穿戴设备和植入物，已经证明组织在电-准静态（EQS）频率（高达10兆赫兹）下提供了宽频通道，使用了电容终端。”

这项最新研究在一定程度上基于该团队早期的一项工作，其中他们介绍了一种称为EQS-HBC的技术，即电-准静态人体通信。在这篇先前的论文中，该团队展示了可以通过将所谓的电容回路与地球接地耦合来在不同的可穿戴设备之间传输信号。

“对于植入物来说，使这个成为一个独特的挑战的主要区别在于，导电组织完全包围着植入物，这使得电容回路与地球大地接地的耦合几乎不存在，”Chatterjee说。

为了克服这一挑战，研究人员先前利用了一种称为电偶耦合的技术，该技术基于电偶耦合理论。虽然这种方法在一定程度上有效，但他们发现，如果信号不是直流平衡的话，电偶植入物的信号和参考电极之间的低阻抗通道会导致过量的功耗。

“在这项工作中，我们展示了一种称为双相准静态脑通信（BP-QBC）的技术，可以将功耗降低数个数量级（在1兆赫兹下降约41倍），实现超低功耗但宽带通信通道，”Chatterjee说。