脑机接口的发展现状和趋势

电子发烧友网报道（文/李弯弯）脑机接口技术是大脑和外部设备之间的桥梁，利用多个零部件和复杂的算法，分析大脑信号并提取大脑运作模式，然后由一个设备进行记录和解析。这使人类有能力在不受身体限制的情况下直接控制机器。
 
最初，脑机接口的开发是为了帮助瘫痪者利用他们的思维来控制辅助设备。越来越多的科技创业公司以大脑为研发目标，最终目的是将人脑与计算机界面连接起来。
 
脑机接口的发展现状
 
近几年，脑机接口已经成为全球研究最热门的方向之一。在国外，2016年7月，美国埃隆·马斯克成立Neuralink公司致力于研发超高带宽的脑机接口系统。
 
2019年4月，美国加州大学旧金山分校在志愿者大脑运动脑区植入电极，完成了解码脑电波、在大脑中直接合成语音等工作；2019年10月，法国通过硬膜外皮质脑电（ECoG）与无线传输操控外骨骼，帮助瘫痪病人成功实现缓慢行走与暂停等动作。
 
在国内，浙江大学最早成立了侵入式脑机接口研究团队，主要聚焦感知—运动环路，遵循从单向到双向再到闭环、从大鼠到猴子再到临床的研究路线，形成了一批具有先发优势的标志性成果。
 
比如，2014年9月，浙江大学完成了国内首例以临床病人意念控制机械手的研究，准确稳定地记录到病人运动决策及运动精细控制的脑部表征数据。2020年1月，浙江大学发布了国际首例高龄志愿者临床侵入式3D运动控制闭环脑机接口系统，以72岁高龄志愿者脑控机械手完成了喝水、进食、握手等动作。
 
持续性的研究进展让脑机接口的应用更具可能性。2022年6月中旬，一项来自东南大学等机构的研究表明，科学家利用非侵入式的脑机接口，实现了用意念控制超材料，并将意念远程传输。意念控制是影视作品中经久不衰的经典场景。
 
从中国武侠剧中的御剑飞行，到电影《阿丽塔》中人机融合极为普遍的未来世界，无不折射着人类对通过机器拓展能力边界的期待。
 
脑机接口技术让意念控制不再止于想象、科幻。据了解，作为生命科学和信息技术交叉融合的前沿颠覆性技术，脑机接口历经近50年发展，已经走过科学幻想和概念验证阶段，正逐渐通过临床研究应用于癫痫等脑部疾病治疗，以及让视障人士重返光明，让残障人士、瘫痪病人重新获得运动能力等。
 
日前，从中国科学院长春应用化学研究所获悉，该所研究团队创新研发新型植入式水凝胶电极，实现了大鼠脑信号长期实时跟踪监测，为诊疗脑部病变提供新思路。将这种水凝胶电极植入大鼠脑部不同区域，实现对大鼠脑信号连续2个月实时跟踪监测，获得大鼠清醒、睡眠、疼痛等状态下脑信号信息，初步实现了大鼠脑信号与生理状态的关联分析。
 
合作团队利用光遗传神经调控技术对大鼠右脑运动皮层神经调控，进而控制躯体与前爪运动，实现了运动皮层神经信号监测与肢体运动行为的关联。
 
张强表示，该技术在治疗偏瘫和半身不遂等疾病方面具有潜在应用价值。相关研究成果已经在2023年1月国际刊物《先进材料》上刊发。下一步团队将重点围绕脑神经信号长期监测与调控技术开展研究，向诊疗脑部病变和神经退行性疾病的方向努力。
 
脑机接口的发展趋势
 
随着脑机接口在技术上的不断突破，当前脑机接口正呈现出几个明显的发展趋势。
 
一是资本正在疯狂投入该赛道，脑机接口将迎来蓬勃发展期。
 
在过去不久的12月份，就有多家脑机接口企业完成融资。12月28日，脑虎科技NeuroXess完成数亿元人民币A轮融资。脑虎科技成立于2021年11月，是一家国内领先的通过柔性脑机接口技术来保护及探索大脑的生命科技公司。
 
脑虎科技聚焦最具想象空间的侵入式脑机接口设备研发。公司自主研发微创侵入式高通量柔性脑机接口技术，打破国外技术垄断，并在柔性电极、生物材料、芯片设计、核心算法、数字脑库、植入方式、临床应用及生态建设等多环节全面领先。
 
12月28日，脑机接口技术研发公司阶梯医疗宣布完成数亿元A轮融资。基于在超柔性神经界面领域的积累，阶梯医疗于2021年8月由脑机接口、神经科学领域的数名科学家联合创立。现阶段阶梯医疗的超柔性电极技术，已实现清醒猕猴在体长期埋植，针对多种神经系统疾病的临床科研试验也在推进中。
 
12月15日，脑机接口创企Synchron宣布完成7500万美元融资，投资者包括亚马逊创始人杰夫·贝索斯(Jeff Bezos)、微软联合创始人比尔·盖茨(Bill Gates)旗下投资公司。Synchron是埃隆·马斯克（Elon Musk）所创Neuralink的主要竞争对手之一。
 
Synchron专注于为瘫痪患者恢复某些机体功能，利用脑机接口(BCI)设备Synchron Switch，患者可以仅凭思维移动屏幕上的计算机光标。这种脑机接口设备可以在微创手术中通过颈静脉植入大脑运动皮层表面的血管，过程类似于插入冠状动脉支架。而Neuralink等公司使用的是侵入性更强的技术，包括穿透头骨。
 
Synchron的首席执行官Thomas Oxley表示：“永久植入式脑机接口产品的首次患者植入是脑机接口领域的一个重要里程碑，我们正在为美国500万瘫痪患者推进我们的解决方案。”
 
成立于2016年的Synchron过去几年不断取得突破。2016年，该公司使用其产品Stentrode制作了第一个来自羊血管内的血管ECoG的大脑记录；两年后，Synchron展示了如何通过血管实现局部的大脑刺激，而不需要开脑手术；2021年，该公司展示了两个植入支架的人类如何能够控制外部设备，仅通过使用他们的思想来开发电子邮件通信、短信以及网上银行。
 
 二是脑机接口产品已经在人体试验中取得成功，预计接下将会有更多跨越性的突破。2022年5月，Synchron在美国的一项临床试验，招收了第一位病人，经过试验成功，该公司的植入物有望获得监管部门批准，用于截瘫者和经历瘫痪的人的商业使用。
 
12月15日，脑机接口平台技术企业博睿康近日完成数亿元C轮融资。博睿康创始人兼CEO黄肖山表示，公司战略和核心思路始终明确，一是要将脑机的技术做强，提高脑机接口系统的信息传输率；二是提升技术的基础上，在多个场景里开展落地应用。
 
小结
 
当前脑机接口的发展仍处于早期阶段，还有很多问题有待解决，不过可以看到过去这些年，国内外相关研究机构和企业不断取得突破，这些进展给脑机接口未来在更多领域实现应用带来了更大的可能性。在这样的背景下，资本疯狂进入该领域，而这将会给企业提供强大的发展动力，期待接下来脑机接口将会在企业和资本的共同努力下取得更大的突破。