Les ICM invasives sont connectées directement dans la matière grise* du cerveau grâce à la neurochirurgie*.
Étant connectés directement à la matière grise, ils offrent la meilleure qualité de signal mais sont parfois enkystés, ce qui réduit la qualité du signal, voir l'annule complètement.
Dans le domaine public, William H. Dobelle est un des premiers scientifiques qui fut capable d'implanter une interface destinée à restaurer la vue.
Son premier prototype fut implanté sur "Jerry", un homme devenu aveugle adulte en 1978. Un unique réseau de 68 électrodes fut implanté dans son cortex visuel* et permit de lui transmette la perception de la lumière.
Le système comportait une caméra montée sur des lunettes, envoyant un signal à l'implant. À l'origine cet implant permit à Jerry de percevoir les nuances du gris dans un champ de vision limité avec une vitesse de rafraîchissement lente.
Cela nécessitait aussi qu'il soit relié à un très gros système informatique, mais la miniaturisation de l'électronique et l'augmentation des performances permirent finalement de rendre le système portable.Il put alors réaliser des tâches simple sans assistance.