News of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of SciencesNews of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of SciencesИзвестия Кабардино-Балкарского научного центра РАН1991-66392949-194035122310.35330/1991-6639-2025-27-5-125-142WFFVVUАвтоматизация и управление технологическими процессами и производствамиAutomation and control of technological processes and productionsReview ArticleBioengineered brain-computer interfaces: an introductory overview of technologies, clinical applications and ethical-legal challengesБиоинженерные нейрокомпьютерные интерфейсы: вводный обзор технологий, клинических применений и этико-правовых вызововhttps://orcid.org/0000-0002-7966-35576317-3115ZammoevA. U.ЗаммоевА. У.
Russian Federation

Candidate of Technical Sciences, Head of the Scientific-Innovation Center "Biomedical Engineering"

канд. техн. наук, зав. научно-инновационным центром "Биомедицинская инженерия"

zammoev@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0187-563X6219-9432AbutalipovR. N.АбуталиповР. Н.
Russian Federation

Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher of the Laboratory "Bionanorobotics and Neuroengineering" of the Scientific-Innovation Center "Biomedical engineering"

канд. техн. наук, ст. науч. сотр. лаборатории "Бионаноробототехника и нейроинженерия" НИЦ БМИ

bnt_nat_2016@mail.ruKabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of SciencesКабардино-Балкарский научный центр Российской академии наукru201120252025275№5 (2025)NO5 (2025)12514213112025Copyright ©; 2025, Zammoev A.U., Abutalipov R.N.Copyright ©; 2025, Заммоев А.У., Абуталипов Р.Н.2025Zammoev A.U., Abutalipov R.N.Заммоев А.У., Абуталипов Р.Н.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rcsi.science/1991-6639/article/view/351223

Bioengineered brain-computer interfaces (BBCIs) constitute a rapidly evolving interdisciplinary field at the intersection of neuroscience, bioengineering, materials science, and artificial intelligence. This introductory overview provides a concise synthesis of the current state of research across key domains: invasive, minimally invasive, and non-invasive platforms; emerging technologies (biohybrid interfaces, nanowire probes, in vitro neuromuscular models); clinical applications in neurorehabilitation and communication; and ethical-legal challenges - from neuroprivacy to cognitive rights. Special attention is given to regional development strategies, including the human-centered approach of the Russian scientific community. The review does not claim to offer a comprehensive analysis but aims to delineate conceptual boundaries and establish an informational foundation for forthcoming thematic publications focused on in-depth comparative assessments, regulatory modeling, and strategic priorities for clinical translation of BBCIs.

Биоинженерные нейрокомпьютерные интерфейсы (БИНКИ) представляют собой быстро развивающуюся междисциплинарную область на стыке нейронауки, биоинженерии, материаловедения и искусственного интеллекта. В данном вводном обзоре представлен краткий синтез текущего состояния исследований по ключевым направлениям: инвазивным, минимально инвазивным и неинвазивным платформам; перспективным технологиям (биогибридные интерфейсы, нанопроволочные зонды, in vitro модели); клиническим применениям в нейрореабилитации и коммуникации; а также этико-правовым аспектам - от нейроприватности до когнитивных прав. Особое внимание уделено региональным стратегиям развития, включая человеко-центрированный подход российской научной школы. Обзор не претендует на исчерпывающий анализ, но призван обозначить концептуальные рамки и информационную базу для последующих тематических публикаций, посвященных глубокому сравнительному анализу, нормативному моделированию и стратегическим приоритетам трансляции БИНКИ в клиническую практику.

bioengineered brain-computer interfaces (BBCIs)invasive interfacesneurorehabilitationbiohybrid interfacesethical and legal aspectscognitive rightsбиоинженерные нейрокомпьютерные интерфейсы (БИНКИ)инвазивные интерфейсынейрореабилитациябиогибридные интерфейсыэтико-правовые аспектыкогнитивные праваThe study was performed without external funding.Исследование проведено без спонсорской поддержки.Musk E., Neuralink. An integrated brain-machine interface platform with thousands of channels. Journal of medical Internet research. 2019. Vol. 21. No. 10. P. e16194. DOI: 10.2196/16194Goding J.A., Gilmour A., Ulises Alejandro Aregueta Robles, Hasan E. Living bioelectronics: strategies for developing an effective long-term implant with functional neural connections. Advanced Functional Materials. 2018. Vol. 28. No. 12. P. 1702969.Filipova I.A. Neurotechnologies: development, practical application, and legal regulation. Vestnik of Saint Petersburg University. Law. 2021. Vol. 12. No. 3. Pp. 502-521. DOI: 10.21638/spbu14.2021.302. EDN: GVISZL.Abutalipov R.N., Zammoev A.U., Nagoev Z.V. Bionanorobotics: conceptualization, perspective and research problems. News of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of RAS. 2016. No. 6(74). Pp. 11-17. EDN: XRUYRN.Abutalipov R.N., Zammoev A.U., Zagazhezheva O.Z. Interreprezentative network (IRN) and representativeness VR visualization of nanostructures and processes in nano-medium. News of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of RAS. 2016. No. 4(72). Pp. 5-9. EDN: WKDXXD.Abutalipov R.N., Zammoev A.U., Anchekov M.I. Perspectives of application of micro and nanosystem equipment in biology and medical diagnostics. Problems and tasks of LoC (Laboratories on the Chip). News of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of RAS. 2016. No. 6(74). Pp. 5-10. EDN: XRUYRD.Abutalipov R.N., Zammoev A.U. Information service for decision-making support system in the process of designing devices of bionanorobotics. News of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of RAS. 2017. No. 6-2(80). Pp. 9-12. EDN: YWNDNP.Zammoev A.U., Abutalipov R.N. Search, research and development of bionanorobotics technologies for the sustainable development of mountain territories in the new techno-economic paradigm. Sustainable Development of Mountainous Regions. 2018. Vol. 10. No. 3(37). Pp. 447-457. DOI: 10.21177/1998-4502-2018-3-447-457. EDN: YOHKLJ.Zammoev A.U., Abutalipov R.N. Catalytic self-propelled nanomotors as the basis of the element base for the design of nanomechatronic devices and systems for bionanomachines in bionanorobotics. News of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of RAS. 2018. No. 6-2(86). Pp. 149-156. EDN: YZKELR.Abutalipov R.N., Zammoev A.U. About the possible prospects of the application of magnetotactic bacteria in bionanorobotics. Advanced Systems and Control Problems: Proceedings of the XIV All-Russian Scientific and Practical Conference and X Youth School-Seminar "Information Control and Processing in Technical Systems"; Southern Federal University. Rostov-on-Don; Taganrog: Southern Federal University Publishing House, 2019. Pp. 200-205. ISBN: 978-5-9275-3146-2.Zammoev A.U., Abutalipov R.N. Search for methods and study of the possibilities of using modern technologies of virtual prototyping and design of bioengineering systems in the design of bionanodevices and systems of bionanorobotics. News of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of RAS. 2020. No. 6(98). Pp. 34-42. DOI: 10.35330/1991-6639-2020-6-98-34-42. EDN: JNLSCR.Zammoev A.U., Abutalipov R.N. On the possibilities and necessity of applying bioengineering devices and systems of bionanorobotics and biorobotics to address practical medicine challenges. Fundamental Science for Practical Medicine. Additive Technologies, Advanced Materials and Physical Methods in Medicine. Current Issues: Proceedings of the II International Scientific and Practical Conference, Nalchik, September 15-18, 2021. Nalchik: Print Tsentr, 2021. Pp. 17-18. EDN: OVYATY.Zammoev A.U., Abutalipov R.N. Soft polymer mechatronic structures for implementing a bio-integrated approach in soft robotics and biorobotics. Advanced Systems and Control Problems: Proceedings of the XVII All-Russian Scientific and Practical Conference and XIII Youth School-Seminar, Dombai, April 4-8, 2022. Taganrog: M.R. Maruk Publishing House, 2022. Pp. 302-313. EDN: RULOPE.Абуталипов Р. Н., Заммоев А. У., Чернышев Г. В. Поиск теоретических подходов для исследования киберфизических систем и сред с интеллектуальным управлением // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2024. Т. 26. No 6. С. 26-44. DOI: 10.35330/1991-6639-2024-26-6-26-44. EDN: CCVAZYHochberg L.R., Serruya M., Friehs G.M., Mukand J.A. Neuronal ensemble control of prosthetic devices by a human with tetraplegia. Nature. 2006. Vol. 442. No. 7099. Pp. 164-171. DOI: 10.1038/nature04970Bjånes D.A. et al. Quantifying physical degradation alongside recording and stimulation performance of 980 intracortical microelectrodes chronically implanted in three humans for 956-2246 days. medRxiv. 2024.Sahasrabuddhe K., Khan A.A., Singh A.P. et al. The Argo: a high channel count recording system for neural recording in vivo. Journal of neural engineering. 2021. Vol. 18. No. 1. P. 015002. DOI: 10.1088/1741-2552/abd0ceMitchell P., Lee S.C.M., Yoo P.E. et al. Assessment of safety of a fully implanted endovascular brain-computer interface for severe paralysis in 4 patients: the stentrode with thought-controlled digital switch (SWITCH) study. JAMA neurology. 2023. Vol. 80. No. 3. Pp. 270-278. DOI: 10.1001/jamaneurol.2022.4847Badcock N.A. et al. Validation of the Emotiv EPOC EEG system for research quality auditory event-related potentials in children. PeerJ. 2015. Vol. 3. P. e907.Ban H.Y. et al. Kernel Flow: a high channel count scalable time-domain functional near-infrared spectroscopy system. Journal of biomedical optics. 2022. Vol. 27. No. 7. P. 074710.Мокиенко О. А., Люкманов Р. Х., Бобров П. Д. и др. Нейрокомпьютерные интерфейсы, основанные на регистрации спектроскопии в ближней инфракрасной области и электроэнцефалографии, в постинсультной реабилитации: сравнительное исследование // Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2024. Т. 16. No 5. С. 17-23. DOI: 10.14412/2074-2711-2024-5-17-23Pratt E.J. et al. Kernel Flux: a whole-head 432-magnetometer optically-pumped magnetoencephalography (OP-MEG) system for brain activity imaging during natural human experiences. Optical and Quantum Sensing and Precision Metrology. SPIE, 2021. Vol. 11700. Pp. 162-179.Thwe Y., Maneetham D., Crisnapati P.N. Review of applications in wheelchair control using Emotiv insight and Emotiv Epoc headsets. 2024 6th international conference on cybernetics and intelligent system (ICORIS). IEEE, 2024. Pp. 1-6.Jiang Y., Huang Q., Li Y. Application strategies of brain-computer interface in education from the perspective of innovation diffusion theory. Brain-Apparatus Communication: A Journal of Bacomics. 2024. Vol. 3. No. 1. P. 2376368.Lupu R.G. et al. BCI and FES based therapy for stroke rehabilitation using VR facilities. Wireless Communications and Mobile Computing. 2018. Vol. 2018. No. 1. P. 4798359.Zhang A. et al. Nanowire probes could drive high-resolution brain-machine interfaces. Nano Today. 2020. Vol. 31. P. 100821.Leng Y. et al. Advances in in vitro models of neuromuscular junction: focusing on organ-on-a-chip, organoids, and biohybrid robotics. Advanced Materials. 2023. Vol. 35. No. 41. P. 2211059.Frank J.A., Antonini M.J., Anikeeva P. Next-generation interfaces for studying neural function. Nature biotechnology. 2019. Vol. 37. No. 9. Pp. 1013-1023.Willett F.R. et al. A high-performance speech neuroprosthesis. Nature. 2023. Vol. 620. No. 7976. Pp. 1031-1036.Willsey M.S. et al. A high-performance brain-computer interface for finger decoding and quadcopter game control in an individual with paralysis. Nature Medicine. 2025. Vol. 31. No. 1. Pp. 96-104.Cervera M.A. et al. Brain-computer interfaces for post-stroke motor rehabilitation: a meta-analysis. Annals of clinical and translational neurology. 2018. Vol. 5. No. 5. Pp. 651-663.Ramirez J.G. et al. Intracortical recordings reveal the neuronal selectivity for bodies and body parts in the human visual cortex. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2024. Vol. 121. No. 51. P. e2408871121.Патент No 2736710 C1 Российская Федерация, МПК A61B 5/0476, A61B 5/16. Система и способ определения состояния усталости или бодрости на основе биометрического сигнала ЭЭГ: No 2020107543: заявл. 19.02.2020: опубл. 19.11.2020 / А. Н. Макаров, А. А. Макаров, С. М. Горюшко [и др.]; заявитель Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория знаний". EDN: LFGGRPПатент No 2736711 C1 Российская Федерация, МПК A61B 5/0476, A61B 5/16. Система и способ определения состояния стресса на основе биометрического сигнала ЭЭГ: No 2020107542: заявл. 19.02.2020: опубл. 19.11.2020 / А. Н. Макаров, А. А. Макаров, С. М. Горюшко и др.; заявитель Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория знаний". EDN: WBOYEFПатент No 2813807 C1 Российская Федерация, МПК A61H 1/00, A61N 1/36, A61H 39/00. Способ мультимодальной коррекции двигательных и когнитивных нарушений у пациентов, перенесших ишемический инсульт: No 2023105046: заявл. 06.03.2023: опубл. 19.02.2024 / Е. В. Костенко, Л. В. Петрова, И. В. Погонченкова и др.; заявитель Государственное автономное учреждение здравоохранения города Москвы "Московский научно-практический центр медицинской реабилитации, восстановительной и спортивной медицины Департамента здравоохранения города Москвы".Патент No 2844844 C1 Российская Федерация, МПК A61H 1/00, A61N 1/00. Способ восстановления движений верхней конечности после ишемического инсульта сочетанным применением электромиостимуляции и бимануальной роботизированной механотерапии с технологией интерфейс "мозг-компьютер": заявл. 04.07.2024: опубл. 07.08.2025 / Е. В. Костенко, И. В. Погонченкова, Л. В. Петрова и др.; заявитель Государственное автономное учреждение здравоохранения города Москвы "Московский научно-практический центр медицинской реабилитации, восстановительной и спортивной медицины имени С. И. Спасокукоцкого Департамента здравоохранения города Москвы".Owen A.M., Coleman M.R. Detecting awareness in the vegetative state. Annals of the New York Academy of Sciences. 2008. Vol. 1129. No. 1. Pp. 130-138. DOI: 10.1196/annals.1417.018Monti M.M., Vanhaudenhuyse A., Coleman M.R. et al. Willful modulation of brain activity in disorders of consciousness. New England journal of medicine. 2010. Vol. 362. No. 7. Pp. 579-589. DOI: 10.1056/NEJMoa0905370Yuste R., Goering S., Arcas B.A.Y. et al. Four ethical priorities for neurotechnologies and AI. Nature. 2017. Vol. 551. No. 7679. Pp. 159-163. DOI: 10.1038/551159aIenca M., Andorno R. Towards new human rights in the age of neuroscience and neurotechnology. Life Sciences, Society and Policy. 2017. Vol. 13. No. 1. P. 5. DOI: 10.1186/s40504-017-0050-1Oxley T.J., Deo D.R., Cernera S. et al. The 'Brussels 4': essential requirements for implantable brain-computer interface user autonomy. Journal of Neural Engineering. 2025. Vol. 22. No. 1. P. 013002. DOI: 10.1088/1741-2552/ada0e6Oxley T.J., Opie N.L., John S.E. et al. Minimally invasive endovascular stent-electrode array for high-fidelity, chronic recordings of cortical neural activity. Nature Biotechnology. 2016. Vol. 34. No. 3. Pp. 320-327. DOI: 10.1038/nbt.3428Oxley T.J. A 10-year journey towards clinical translation of an implantable endovascular BCI. J Neural Eng. 2025. Vol. 22. P. 013001. DOI: 10.1088/1741-2552/ad9633Ienca M., Valle G., Raspopovic S. Clinical trials for implantable neural prostheses: understanding the ethical and technical requirements. The Lancet Digital Health. 2025. Vol. 7. No. 3. Pp. e216-e224. DOI: 10.1016/S2589-7500(24)00222-XLavazza A., Balconi M., Marcello Ienca, Minerva F. Neuralink's brain-computer interfaces: medical innovations and ethical challenges. Frontiers in Human Dynamics. 2025. Vol. 7. P. 1553905. DOI: 10.3389/fhumd.2025.1553905Ligthart S., Marcello Ienca, Meynen G. et al. Minding rights: mapping ethical and legal foundations of 'neurorights'. Cambridge Quarterly of Healthcare Ethics. 2023. Vol. 32. No. 4. Pp. 461-481. DOI: 10.1017/S0963180123000245Alkhouri K.I. Neuralink's Brain-Computer Interfaces and the Reshaping of Religious-Psychological Experience. Conatus-Journal of Philosophy. 2025. Vol. 10. No. 1. Pp. 9-56. DOI: 10.12681/cjp.38734Chen X., Wang F., Kooijmans R. et al. Chronic stability of a neuroprosthesis comprising multiple adjacent Utah arrays in monkeys. Journal of Neural Engineering. 2023. Vol. 20. No. 3. P. 036039. DOI: 10.1088/1741-2552/ace07eRapoport B.I., Kedzierski J.T., Sarpeshkar R. A glucose fuel cell for implantable brain-machine interfaces. PloS one. 2012. Vol. 7. No. 6. P. e38436. DOI: 10.1371/journal.pone.0038436Karpowicz B.M., Ali Ya. H., Wimalasena L.N. et al. Stabilizing brain-computer interfaces through alignment of latent dynamics. Nature Communications. 2025. Vol. 16. No. 1. P. 4662. DOI: 10.1038/s41467-025-59652-yPun T.K., Khoshnevis M., Hosman T. et al. Measuring instability in chronic human intracortical neural recordings towards stable, long-term brain-computer interfaces. Communications Biology. 2024. Vol. 7. No. 1. P. 1363. DOI: 10.1038/s42003-024-06784-4DARPA. Next-Generation Nonsurgical Neurotechnology (N3) Program: Broad Agency Announcement (BAA) HR001118S0067. Arlington, VA: Defense Advanced Research Projects Agency, 2018. 42 p.Карпов О. Э., Андриков Д. А., Максименко В. А., Храмов А. Е. Прозрачный искусственный интеллект для медицины // Врач и информационные технологии. 2022. No 2. С. 4-11. DOI: 10.25881/18110193_2022_2_4. EDN: DTCAWXАгеев А. И., Логинов Е. Л., Шкута А. А. Нейроуправление: конвергентная интеграция человеческого мозга и искусственного интеллекта // Экономические стратегии. 2020. Т. 22. No 6(172). С. 46-57. DOI: 10.33917/es-6.172.2020.46-57. EDN: XGPRFE