用于颅内脑电图高频振荡(HFO)实时检测的电子神经形态系统

在本工作中，我们提出了一种神经形态系统，首次将神经记录前端、信号到脉冲转换电路以及多核脉冲神经网络(SNN)架构集成于同一芯片上，用于记录、处理和检测高频振荡(HFO)——其为致痫区的生物标志物。该器件采用标准 0.18$\mu$m CMOS 工艺节点制造，总面积为 99mm$^{2}$。我们展示了其在 9 名颞叶癫痫患者颅内脑电图(iEEG)记录中的 HFO 检测应用，这些患者随后接受了癫痫手术。芯片在检测任务期间的总平均功耗为 614.3$\mu$W。我们展示了该神经形态系统如何可靠地检测 HFO：系统以最先进(state-of-the-art)的准确率、特异性和灵敏度（分别为 78%、100% 和 33%）预测术后癫痫结局。这是首次使用基于事件的处理器和脉冲神经网络在片上实时识别颅内人类数据相关特征的可行性研究。通过为神经记录电路提供“神经形态智能”，所提出的方法将为开发可在手术室内直接检测 HFO 区域并改善癫痫手术癫痫结局的系统铺平道路。