脑机接口创新前沿技术 脑机接口未来已来

未来已来？

脑机接口创新前沿技术

《黑客帝国》中，人类通过脑机接口与母体连接并维系沟通；电影《阿凡达》中，人类通过脑机接口控制“替身”（Avatar）的活动……如今，这些只存在于科幻电影中的情节正一步步走进现实。

马斯克创办的脑机接口公司Neuralink发布的视频中，一只猴子用它的大脑意念玩游戏。针对这项研究，马斯克表示，Neuralink的设备将可以让瘫痪患者用意念玩手机

去年12月初，马斯克的脑机接口公司Neuralink展示了最新的实验成果——猴子打字。科研人员让猴子通过屏幕和植入大脑的传感设备来追踪屏幕上的移动光标，拼出了“Can I please have snacks”（我能吃点零食吗？）的英文短句。猴子全程和键盘没有物理接触，马斯克称，它在用意念移动光标。

从小鼠到猪再到如今的猴子，Neuralink公司有望在未来5-6个月内进行人脑试验。

实际上，脑机接口作为人脑与外界（计算机或其他外部装置）实现连接进行直接通信的“黑科技”，已经成为资本追捧和科技巨头争抢的风口。不仅仅是马斯克的Neuralink公司，华为、谷歌、Meta等海内外大型科技公司均在这一领域有所布局。

去年12月15日，盛大集团和天桥脑科学研究院创始人陈天桥投资的脑机接口公司Synchron获得盖茨和贝索斯旗下资本投资，将启动一项关键的临床试验。一旦美国FDA的关键实验成功，其设备预计最快能在2024年获得商业批准并正式上市。此前，该公司已经于去年7月份首次在美国患者身上实施了（之前四例在澳大利亚的病人身上进行)人体脑机接口植入手术。

Strentrode BCI 血管内运动神经假体系统示意图

同一阶段，麦肯锡（McKinsey）预测，未来10到20年，全球脑机接口产业将产生多达2000亿美元的经济价值。

在中国，脑机接口领域也得到了政策的大力支持。我国在“十三五”规划纲要中将“脑科学与类脑研究”列为“科技创新2030重大项目”。中国脑计划分为两大重要方向：以探索大脑秘密并攻克大脑疾病为导向的脑科学研究和以建立并发展人工智能技术为导向的类脑研究。

而脑机接口是脑科学和类脑智能研究的重要方向，已上升为国家的科技战略重点和力推的核心科技发展领域。

截至2022年4月，从五年内全球在脑科学相关的论文发表量与专利申请量来看，脑科学研究阵营也逐渐从美欧两强，转变为美欧亚三足鼎立的局面。目前中国在该领域的论文发表数量已经紧随西方大国之后，专利申请量上仅次于美国，已经跻身脑科学大国的行列。

2022年9月，上海市印发的《上海打造未来产业创新高地发展壮大未来产业集群行动方案》提出，加速非侵入式脑机接口技术、脑机融合技术、类脑芯片技术、大脑计算神经模型等领域突破。探索脑机接口技术在肢体运动障碍、慢性意识障碍、精神疾病等医疗康复领域的应用。

 

在科创高地张江，也有一些公司正在进行脑机接口的商业化尝试。国内首款介入式脑机接口完成动物试验

 

2022年6月底，心玮医疗与南开大学人工智能学院教授段峰团队联合研发的国内首款介入式脑机接口成功完成动物试验。

这项试验是国内首次在羊脑内实现介入式脑机接口，突破了介入式脑电电极、血管内脑电采集等核心技术，完成了支架、导管等神经介入器械产品研制，解决了传统侵入式脑机接口对脑区造成不可逆损伤的弊端，填补了国内介入式脑机接口领域空白，对推动我国脑科学领域发展具有重要意义。

国内首次在羊脑内实现介入式脑机接口，此次试验的介入式脑机接口由南开大学人工智能学院教授段峰科研团队牵头，与上海心玮医疗科技股份有限公司联合研发

而从技术角度来看，脑机接口大致分为侵入式、非侵入式和介入式三大类。侵入式脑机接口需要通过开颅手术或者钻透颅骨将脑电传感器植入脑内，可能会导致患者大脑的长期炎症。非侵入脑机接口虽然对人没有伤害，但是脑电信号微弱，识别准确率和实时性受限。

此番联合研发的介入式脑机接口技术只需要通过类似心脏搭桥的微创手术便可实现脑机连接。团队采用治疗中风的神经介入技术，通过静脉将脑电传感器植入大脑运动皮层、视觉皮层等脑区后，神经支架膨胀，将电极挤压在靠近大脑的血管壁上，从而获取相应脑区信号。这一技术最大的优点是不需要颅骨钻孔或开颅手术即可获得脑电信号，整个手术植入过程可在两小时内完成。动物试验最终在羊脑血管内完成了传感器植入，并成功采集到了脑电信号。

此次在动物脑内开展的介入式脑机试验研究，在改善因脑、脊髓、周围神经或肌肉功能障碍引起的严重瘫痪患者的功能独立性，以及治疗癫痫、睡眠障碍、帕金森病等疾病方面具有重要意义，未来市场前景广阔。此次试验的成功，也标志着我国在脑机接口、介入机器人研究领域达到国际先进水平。

全球首款脑机软体手功能康复机器人

 

2021年11月，张江创新医疗器械企业司羿智能推出全球首款脑机软体手功能康复机器人SY-HR08P，这也是目前康复医疗器械中最高端产品之一。

司羿智能研发的脑控手功能康复机器人SY-HR08P 对于康复医学及康复智能设备的发展,具有里程碑式的意义

此前，大多康复机器人都是不断地让局部肌体的肌能通过运动训练康复到正常状态，再把正常的动作信号通过中枢神经反馈给大脑，加快大脑重塑。但是，这种“自下而上”的刺激周期长，治疗效果也难以令人满意。

司羿智能利用脑机接口直接对患者的大脑进行刺激，实现了“自上而下”的神经重塑。他们的这款产品通过监测患者大脑信号，对这些信号进行分析，以确定患者手的意图，并将信号转换为外骨骼机械手的运动，从而使偏瘫的手恢复运动功能，让患者100%投入主动康复训练，加快神经康复。

智能仿生手、无线脑电图机落地

 

傲意科技成立于2015年，是国际领先的脑机接口、肌电神经科学人工智能企业，团队专注于人体生物电传感器技术、机器学习和模式识别算法、肌电手势识别技术的研发，为客户提供高性价比的康复医疗技术解决方案。

OHand，傲意独立研发的智能仿生神经义肢

智能仿生手是傲意科技的拳头产品，采用了具有自主知识产权的“感(传感器)、知(AI人工智能)、动(精密机械传动)”三大底层核心技术，实现了高端假肢手的国产替代。这款仿生手由280多个零件构成，每个手指可独立运动，通过用户自己的意图控制，模拟人手实现抓、握、捏等多种动作，可保证残疾人在使用过程中的稳健耐用和实现动作的多样性。

无线脑电图机是公司自主研发的另外一款无线可穿戴脑电设备，具备便携性好、数据传输高效、信号稳定、灵敏度高等特点。该产品内含64路高精度传感器，配备脑电图机专用软件，拥有高效的数据处理能力，适用于脑损伤患者神经康复和日常助力的神经控制上肢外骨骼设备。

作为一家极具价值的脑机接口公司，傲意科技旗下的产品聚焦神经损伤以及神经重塑医疗解决方案，有效形成从中枢到外围的治疗效果，适用于脑卒中、脑外伤、脑瘫以及外周神经损伤的患者。

作为下一代人机交互前沿技术，脑机接口近年来在国内受到政策的重点关注。有业内人士表示：“未来的脑机接口设备可能会致力于还原人体的触觉等感知模块，但仍然需要进一步地研究和实验。”如何实时、有效地将大脑意图转换为控制外部设备的指令是制约脑机接口技术发展的关键问题之一，也是当今世界人工智能领域亟待攻克的难题，是公认的新一代人机交互和人机混合智能的关键核心技术。

当前，脑机接口技术的发展已经可以通过解析大脑里的想法来帮助患者“打字”交流。随着人机交互技术的深入发展，特别是混合现实、元宇宙等新技术场景需求的不断涌现，脑机接口这一借助计算机技术实现人脑与计算机的混合的新兴技术，将在未来给我们带来前所未有的全新体验。

编辑：黄飞