聚焦新质生产力系列之八：从“心想”到“事成”！中国脑机接口：从技术突破到临床验证的跨越

【环球网科技报道 记者 冯超男】日前，马斯克旗下脑机接口公司Neuralink宣布，公司首次在一天之内完成了两位受试者的脑机接口植入手术。“Neuralink最终将改变数百万甚至数十亿人的生活。”马斯克在Neuralink宣布这一消息的推文下评论道。

事实上，脑机接口技术并非Neuralink一家“独角戏”，近年来来在全球范围内得到了蓬勃发展，创新成果频出。在国内，北京脑科学与类脑研究所（CIBR）与北京芯智达神经技术有限公司（下称“芯智达”）联合研发出“北脑一号”已完成5例患者植入。值得一提的是，“北脑一号”是国际上首个百通道以上的高通量、无线全植入、准实用化半侵入式脑机系统。

那么，国内脑机技术的发展现状究竟怎样？在实际应用于患者治疗方面又取得了哪些成效？商业落地落地又面临哪些局限？针对这些疑问，环球网记者近日采访了芯智达业务发展总监李园。

解码脑机接口技术逻辑

作为一项变革性的人机交互技术，脑机接口是在大脑与外部设备之间创建信息通道，实现两者之间直接信息交互。脑机接口技术的持续发展与突破，核心在于对大脑工作机制的深入探索与研究。

人脑是人体最为复杂和精密的器官，由约860亿个神经元和数万亿个神经连接组成，负责调控人体的所有生理功能，包括感知、思考、记忆、情感、运动等。“无论维持基础的生理需求，还是承载人类精神情感与记忆，这些主要是大脑通过神经元之间的电信号发放与传导来实现。”李园称。

借助工程技术手段，脑研究领域将采集到的电信号，经过低延时传输技术，将这些信号传送至外部计算设备，并进行解码，识别出信号对应的意图。自2000年以来，随着材料科学的进步、传输技术的提升以及人工智能技术解码算法的发展，脑研究能够在大脑表皮层采集大规模信号，并实现的实时、快速的解码。

而脑机接口的发展，离不开对大脑信号“读取”过程，不过其潜力远不止于此。脑机接口不仅能够“读脑”，还能实现信号的“写入”，进而恢复或增强人体的感官功能，如视觉重建，听觉恢复。此外，神经调控也是脑机接口一个至关重要的应用方向，主要聚焦在对与情绪、疾病（诸如癫痫、帕金森等）密切相关的脑区信号进行精准干预。

进一步来讲，以“脑控”设备为例，可帮助瘫痪者利用脑信号来操控外部设备，技术核心侧重于对脑信号的读取与解码。在感官技术应用领域，听觉方面已有较为完善的实践成果，如人工耳蜗，通过感知声波并转换为电信号，直接刺激听觉神经，帮助听障者恢复听觉功能。神经调控技术也已发展得相当成熟，在实际临床应用中，明确疾病对应的异常脑区，再植入电极并释放信号，以此抑制异常信号。

大脑的“信息翻译官”

按照前述所言，脑机接口的应用明确划分为三大类别：一是信号采集与解码，二是感官恢复，三是神经调控。而芯智达主要聚焦在第一类脑机接口技术，即通过大规模采集电信号，并对其进行高效解码，从而实现信号的直接输出，并翻译出对应的行为意图。这一领域不仅是脑机接口行业目前广泛探讨的热点方向，同时马斯克的Neuralink投入与研究核心板块。

据李园介绍，此类脑机接口的主流技术路线，依据信号采集的深度层次，由浅至深可依次划分为非侵入式、半侵入式和侵入式。这三种技术路线的核心差异体现在电极与大脑组织的接触程度以及信号采集的精度方面。

当前，北京脑科学与类脑研究所（CIBR）与芯智达联合研发出“北脑一号”和“北脑二号”智能脑机系统。其中，“北脑二号”采用是侵入式，即将电极植入脑组织内部来实现信号采集。而Neuralink也采用了这一技术路线。半侵入式是将电极放置在脑皮层表面或硬脑膜外，“北脑一号”是该技术赛道代表性成果。此外，通过将脑电帽戴在患者头上，在头皮表层采集大脑信号的方式，为非侵入式。

“从临床接受和实用性的角度分析，’北脑一号’具有显著优势，操作过程中无需切开硬脑膜，降低手术风险。即便采用了相对保守的植入方式，也能够切实帮助部分瘫痪患者改善生活质量。”李园表示，相比侵入式（北脑二号）信号精准度最好，可实现复杂的信号解码，为脑机接口的深度应用提供了有力支撑，但手术创伤大。

对于这一赛道，“北脑一号”意义非凡，该脑机系统拥有128通道，实现了全球同类脑机产品的最大信号通量，这意味着信号采集精度、信号传输和处理性得到极大提升。相较于Neuralink主攻的侵入式技术路径，“北脑一号”创伤更加小的同时，实现了高质量的信号采集与解码。

目前，“北脑一号”已完成5例患者植入。其中，第一列患者为脊髓损伤颈段高位截瘫的年轻人，重点助其促进上肢运动功能替代和康复。运动功能替代上，他基本可通过脑控自由地操纵光标，仿佛拥有了一双“意念操控之手”，突破了身体物理限制的枷锁。康复治疗环节，引入肌肉刺激装置作为辅助手段，当患者脑海中浮现出执行某个动作的想法时，脑机接口会捕捉该意图对应的脑电信号，并触发肌肉刺激装置，直接激活相应肌肉收缩，产生实际运动。这种“内源信号”驱动的运动被观察到能显著促进他的肢体康复。

脑机接口安全与“芯”突破

“一部手机，看似小巧，实则集成了屏幕、芯片、电池等众多零部件，脑机接口亦是如此，本质上是一个高度复杂的电子器件，蕴含着大量先进技术与精密构造。” 不过，李园表示，人们日常使用手机时，能轻松将它揣在兜里，或是拿在手里随意操作。然而，脑机接口的使用场景则截然不同，它需要被植入脑内，与人体最精密的器官——大脑紧密相连。

正因如此，对于脑机接口，科研企业在研发时不能仅聚焦于其电子功能是否强大，更要着重考量所选材料的生物安全性。比如说，电极因直接与脑组织接触，要确保生物安全性，避免损伤大脑，且要防止大脑将其识别为异物，触发免疫细胞攻击。

再者，我们都有过这样的体验：长时间使用手机后，机身会发烫，这时只需将手机放置一旁，待其冷却后便可继续使用。但脑机接口若出现温升问题，那后果将不堪设想。“目前，‘北脑一号’第一代产品采取了体外供电方案，因为目前国内还未找到安全、密度高、耗能低的电池解决方案。”李园称。

她进一步表示，在自主可控方面，国内具备优势与潜力：电极方面，众多专业科研人员拥有成熟技术能够制作出来；芯片方面，不少院校团队亦具备强劲实力，能够开展相关芯片的研制工作。然而，目前，国内在工业级解决方案上仍存在短板，尚未达到足够成熟的阶段。

“作为整机集成的下游团队，公司一方面耐心等待国内芯片在工业成熟度上逐步提升，另一方面也需在早期积极投入资源，参与到芯片的验证与测试工作中”，李园直言道，“脑机接口芯片无需像手机芯片追求几纳米等先进制程，但需平衡通道数、功耗、尺寸，还要保证良率稳定。”

技术突破迈向临床验证

根据Precedence Research数据，2024年全球脑机接口市场规模为26.2亿美元，预计将从2025年的29.4亿美元增至2034年的约124亿美元。在这股全球关注的脑科学热潮，中国市场正加速追赶。今年2月，赛迪顾问发布的《中国脑机接口产业发展现状及趋势》指出，2024年我国脑机接口市场规模达32亿元，增长率为18.8％；预计到2027年，我国脑机接口市场规模将达55.8亿元，增长率为20％。

当前，球脑机接口市场正处于关键时期，正从技术突破迈向临床验证阶段。

其中，马斯克旗下的脑机接口公司Neuralink将在英国启动一项关键性临床试验，进一步验证其可通过意念操控计算机及电子设备的脑机接口芯片。根据伦敦大学学院附属医院(UCLH)发布的官方声明，该试验将在多达七名患有神经系统疾病、无法正常使用电子设备的病人身上进行，以评估Neuralink脑机接口芯片的安全性和功能。

而下一步，“北脑一号”将开启正式注册临床试验。去年，“北脑二号”在国际上首次实现非人灵长类对二维运动目标的脑控拦截。到了今年，这套设备也有望升级为“无线版”，完成工程机并于明年进入临床验证阶段。

值得关注的是，据央视新闻近日报道，为支持药品和医疗器械创新发展，国家医保局制定新上市药品首发价格机制，新增了100多项与医疗新技术相关的价格项目。其中，神经系统类立项指南统一设立“脑机接口置入费”“脑机接口适配费”等价格项目。这意味着，一旦脑机接口技术成熟，快速进入临床应用的收费路径已经铺好。而目前，已有湖北、浙江、江苏发布相关服务价格。

而中泰证券在研报中指出，当前时点下，国内外BCI（脑机接口）领域临床试验密集推进，持续验证技术路径可行性并优化核心性能指标，显著降低技术风险，为大规模商业化奠定坚实基础。并且，技术瓶颈的持续突破（电极材料、植入方式、信号处理算法等核心环节）将实质性缩短产品化周期，加速BCI从实验室向医疗康复、消费电子等场景的商业化渗透。