聚焦新質生產力系列之八：從“心想”到“事成”！中國腦機接口：從技術突破到臨牀驗證的跨越

【環球網科技報道 記者 馮超男】日前，馬斯克旗下腦機接口公司Neuralink宣佈，公司首次在一天之內完成了兩位受試者的腦機接口植入手術。“Neuralink最終將改變數百萬甚至數十億人的生活。”馬斯克在Neuralink宣佈這一消息的推文下評論道。

事實上，腦機接口技術並非Neuralink一家“獨角戲”，近年來來在全球範圍內得到了蓬勃發展，創新成果頻出。在國內，北京腦科學與類腦研究所（CIBR）與北京芯智達神經技術有限公司（下稱“芯智達”）聯合研發出“北腦一號”已完成5例患者植入。值得一提的是，“北腦一號”是國際上首個百通道以上的高通量、無線全植入、準實用化半侵入式腦機系統。

那麼，國內腦機技術的發展現狀究竟怎樣？在實際應用於患者治療方面又取得了哪些成效？商業落地落地又面臨哪些侷限？針對這些疑問，環球網記者近日採訪了芯智達業務發展總監李園。

解碼腦機接口技術邏輯

作為一項變革性的人機交互技術，腦機接口是在大腦與外部設備之間創建信息通道，實現兩者之間直接信息交互。腦機接口技術的持續發展與突破，核心在於對大腦工作機制的深入探索與研究。

人腦是人體最為複雜和精密的器官，由約860億個神經元和數萬億個神經連接組成，負責調控人體的所有生理功能，包括感知、思考、記憶、情感、運動等。“無論維持基礎的生理需求，還是承載人類精神情感與記憶，這些主要是大腦通過神經元之間的電信號發放與傳導來實現。”李園稱。

藉助工程技術手段，腦研究領域將採集到的電信號，經過低延時傳輸技術，將這些信號傳送至外部計算設備，並進行解碼，識別出信號對應的意圖。自2000年以來，隨着材料科學的進步、傳輸技術的提升以及人工智能技術解碼算法的發展，腦研究能夠在大腦表皮層採集大規模信號，並實現的即時、快速的解碼。

而腦機接口的發展，離不開對大腦信號“讀取”過程，不過其潛力遠不止於此。腦機接口不僅能夠“讀腦”，還能實現信號的“寫入”，進而恢復或增強人體的感官功能，如視覺重建，聽覺恢復。此外，神經調控也是腦機接口一個至關重要的應用方向，主要聚焦在對與情緒、疾病（諸如癲癇、帕金森等）密切相關的腦區信號進行精準干預。

進一步來講，以“腦控”設備為例，可幫助癱瘓者利用腦信號來操控外部設備，技術核心側重於對腦信號的讀取與解碼。在感官技術應用領域，聽覺方面已有較為完善的實踐成果，如人工耳蝸，通過感知聲波並轉換為電信號，直接刺激聽覺神經，幫助聽障者恢復聽覺功能。神經調控技術也已發展得相當成熟，在實際臨牀應用中，明確疾病對應的異常腦區，再植入電極並釋放信號，以此抑制異常信號。

大腦的“信息翻譯官”

按照前述所言，腦機接口的應用明確劃分為三大類別：一是信號採集與解碼，二是感官恢復，三是神經調控。而芯智達主要聚焦在第一類腦機接口技術，即通過大規模採集電信號，並對其進行高效解碼，從而實現信號的直接輸出，並翻譯出對應的行為意圖。這一領域不僅是腦機接口行業目前廣泛探討的熱點方向，同時馬斯克的Neuralink投入與研究核心板塊。

據李園介紹，此類腦機接口的主流技術路線，依據信號採集的深度層次，由淺至深可依次劃分為非侵入式、半侵入式和侵入式。這三種技術路線的核心差異體現在電極與大腦組織的接觸程度以及信號採集的精度方面。

當前，北京腦科學與類腦研究所（CIBR）與芯智達聯合研發出“北腦一號”和“北腦二號”智能腦機系統。其中，“北腦二號”採用是侵入式，即將電極植入腦組織內部來實現信號採集。而Neuralink也採用了這一技術路線。半侵入式是將電極放置在腦皮層表面或硬腦膜外，“北腦一號”是該技術賽道代表性成果。此外，通過將腦電帽戴在患者頭上，在頭皮表層採集大腦信號的方式，為非侵入式。

“從臨牀接受和實用性的角度分析，’北腦一號’具有顯著優勢，操作過程中無需切開硬腦膜，降低手術風險。即便採用了相對保守的植入方式，也能夠切實幫助部分癱瘓患者改善生活質量。”李園表示，相比侵入式（北腦二號）信號精準度最好，可實現複雜的信號解碼，為腦機接口的深度應用提供了有力支撐，但手術創傷大。

對於這一賽道，“北腦一號”意義非凡，該腦機系統擁有128通道，實現了全球同類腦機產品的最大信號通量，這意味着信號採集精度、信號傳輸和處理性得到極大提升。相較於Neuralink主攻的侵入式技術路徑，“北腦一號”創傷更加小的同時，實現了高質量的信號採集與解碼。

目前，“北腦一號”已完成5例患者植入。其中，第一列患者為脊髓損傷頸段高位截癱的年輕人，重點助其促進上肢運動功能替代和康復。運動功能替代上，他基本可通過腦控自由地操縱光標，彷彿擁有了一雙“意念操控之手”，突破了身體物理限制的枷鎖。康復治療環節，引入肌肉刺激裝置作為輔助手段，當患者腦海中浮現出執行某個動作的想法時，腦機接口會捕捉該意圖對應的腦電信號，並觸發肌肉刺激裝置，直接激活相應肌肉收縮，產生實際運動。這種“內源信號”驅動的運動被觀察到能顯著促進他的肢體康復。

腦機接口安全與“芯”突破

“一部手機，看似小巧，實則集成了屏幕、芯片、電池等眾多零部件，腦機接口亦是如此，本質上是一個高度複雜的電子器件，藴含着大量先進技術與精密構造。” 不過，李園表示，人們日常使用手機時，能輕鬆將它揣在兜裏，或是拿在手裏隨意操作。然而，腦機接口的使用場景則截然不同，它需要被植入腦內，與人體最精密的器官——大腦緊密相連。

正因如此，對於腦機接口，科研企業在研發時不能僅聚焦於其電子功能是否強大，更要着重考量所選材料的生物安全性。比如説，電極因直接與腦組織接觸，要確保生物安全性，避免損傷大腦，且要防止大腦將其識別為異物，觸發免疫細胞攻擊。

再者，我們都有過這樣的體驗：長時間使用手機後，機身會發燙，這時只需將手機放置一旁，待其冷卻後便可繼續使用。但腦機接口若出現温升問題，那後果將不堪設想。“目前，‘北腦一號’第一代產品採取了體外供電方案，因為目前國內還未找到安全、密度高、耗能低的電池解決方案。”李園稱。

她進一步表示，在自主可控方面，國內具備優勢與潛力：電極方面，眾多專業科研人員擁有成熟技術能夠製作出來；芯片方面，不少院校團隊亦具備強勁實力，能夠開展相關芯片的研製工作。然而，目前，國內在工業級解決方案上仍存在短板，尚未達到足夠成熟的階段。

“作為整機集成的下游團隊，公司一方面耐心等待國內芯片在工業成熟度上逐步提升，另一方面也需在早期積極投入資源，參與到芯片的驗證與測試工作中”，李園直言道，“腦機接口芯片無需像手機芯片追求幾納米等先進製程，但需平衡通道數、功耗、尺寸，還要保證良率穩定。”

技術突破邁向臨牀驗證

根據Precedence Research數據，2024年全球腦機接口市場規模為26.2億美元，預計將從2025年的29.4億美元增至2034年的約124億美元。在這股全球關注的腦科學熱潮，中國市場正加速追趕。今年2月，賽迪顧問發佈的《中國腦機接口產業發展現狀及趨勢》指出，2024年我國腦機接口市場規模達32億元，增長率為18.8％；預計到2027年，我國腦機接口市場規模將達55.8億元，增長率為20％。

當前，球腦機接口市場正處於關鍵時期，正從技術突破邁向臨牀驗證階段。

其中，馬斯克旗下的腦機接口公司Neuralink將在英國啓動一項關鍵性臨牀試驗，進一步驗證其可通過意念操控計算機及電子設備的腦機接口芯片。根據倫敦大學學院附屬醫院(UCLH)發佈的官方聲明，該試驗將在多達七名患有神經系統疾病、無法正常使用電子設備的病人身上進行，以評估Neuralink腦機接口芯片的安全性和功能。

而下一步，“北腦一號”將開啓正式註冊臨牀試驗。去年，“北腦二號”在國際上首次實現非人靈長類對二維運動目標的腦控攔截。到了今年，這套設備也有望升級為“無線版”，完成工程機並於明年進入臨牀驗證階段。

值得關注的是，據央視新聞近日報道，為支持藥品和醫療器械創新發展，國家醫保局制定新上市藥品首發價格機制，新增了100多項與醫療新技術相關的價格項目。其中，神經系統類立項指南統一設立“腦機接口置入費”“腦機接口適配費”等價格項目。這意味着，一旦腦機接口技術成熟，快速進入臨牀應用的收費路徑已經鋪好。而目前，已有湖北、浙江、江蘇發佈相關服務價格。

而中泰證券在研報中指出，當前時點下，國內外BCI（腦機接口）領域臨牀試驗密集推進，持續驗證技術路徑可行性並優化核心性能指標，顯著降低技術風險，為大規模商業化奠定堅實基礎。並且，技術瓶頸的持續突破（電極材料、植入方式、信號處理算法等核心環節）將實質性縮短產品化週期，加速BCI從實驗室向醫療康復、消費電子等場景的商業化滲透。