未來已來？

腦機接口創(chuàng)新前沿技術

《黑客帝國》中，人類通過腦機接口與母體連接并維系溝通；電影《阿凡達》中，人類通過腦機接口控制“替身”（Avatar）的活動……如今，這些只存在于科幻電影中的情節(jié)正一步步走進現(xiàn)實。

馬斯克創(chuàng)辦的腦機接口公司Neuralink發(fā)布的視頻中，一只猴子用它的大腦意念玩游戲。針對這項研究，馬斯克表示，Neuralink的設備將可以讓癱瘓患者用意念玩手機

去年12月初，馬斯克的腦機接口公司Neuralink展示了最新的實驗成果——猴子打字?？蒲腥藛T讓猴子通過屏幕和植入大腦的傳感設備來追蹤屏幕上的移動光標，拼出了“Can I please have snacks”（我能吃點零食嗎？）的英文短句。猴子全程和鍵盤沒有物理接觸，馬斯克稱，它在用意念移動光標。

從小鼠到豬再到如今的猴子，Neuralink公司有望在未來5-6個月內(nèi)進行人腦試驗。

實際上，腦機接口作為人腦與外界（計算機或其他外部裝置）實現(xiàn)連接進行直接通信的“黑科技”，已經(jīng)成為資本追捧和科技巨頭爭搶的風口。不僅僅是馬斯克的Neuralink公司，華為、谷歌、Meta等海內(nèi)外大型科技公司均在這一領域有所布局。

去年12月15日，盛大集團和天橋腦科學研究院創(chuàng)始人陳天橋投資的腦機接口公司Synchron獲得蓋茨和貝索斯旗下資本投資，將啟動一項關鍵的臨床試驗。一旦美國FDA的關鍵實驗成功，其設備預計最快能在2024年獲得商業(yè)批準并正式上市。此前，該公司已經(jīng)于去年7月份首次在美國患者身上實施了（之前四例在澳大利亞的病人身上進行)人體腦機接口植入手術。

Strentrode BCI 血管內(nèi)運動神經(jīng)假體系統(tǒng)示意圖

同一階段，麥肯錫（McKinsey）預測，未來10到20年，全球腦機接口產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生多達2000億美元的經(jīng)濟價值。

在中國，腦機接口領域也得到了政策的大力支持。我國在“十三五”規(guī)劃綱要中將“腦科學與類腦研究”列為“科技創(chuàng)新2030重大項目”。中國腦計劃分為兩大重要方向：以探索大腦秘密并攻克大腦疾病為導向的腦科學研究和以建立并發(fā)展人工智能技術為導向的類腦研究。

而腦機接口是腦科學和類腦智能研究的重要方向，已上升為國家的科技戰(zhàn)略重點和力推的核心科技發(fā)展領域。

截至2022年4月，從五年內(nèi)全球在腦科學相關的論文發(fā)表量與專利申請量來看，腦科學研究陣營也逐漸從美歐兩強，轉變?yōu)槊罋W亞三足鼎立的局面。目前中國在該領域的論文發(fā)表數(shù)量已經(jīng)緊隨西方大國之后，專利申請量上僅次于美國，已經(jīng)躋身腦科學大國的行列。

2022年9月，上海市印發(fā)的《上海打造未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新高地發(fā)展壯大未來產(chǎn)業(yè)集群行動方案》提出，加速非侵入式腦機接口技術、腦機融合技術、類腦芯片技術、大腦計算神經(jīng)模型等領域突破。探索腦機接口技術在肢體運動障礙、慢性意識障礙、精神疾病等醫(yī)療康復領域的應用。

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在科創(chuàng)高地張江，也有一些公司正在進行腦機接口的商業(yè)化嘗試。國內(nèi)首款介入式腦機接口完成動物試驗

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2022年6月底，心瑋醫(yī)療與南開大學人工智能學院教授段峰團隊聯(lián)合研發(fā)的國內(nèi)首款介入式腦機接口成功完成動物試驗。

這項試驗是國內(nèi)首次在羊腦內(nèi)實現(xiàn)介入式腦機接口，突破了介入式腦電電極、血管內(nèi)腦電采集等核心技術，完成了支架、導管等神經(jīng)介入器械產(chǎn)品研制，解決了傳統(tǒng)侵入式腦機接口對腦區(qū)造成不可逆損傷的弊端，填補了國內(nèi)介入式腦機接口領域空白，對推動我國腦科學領域發(fā)展具有重要意義。

國內(nèi)首次在羊腦內(nèi)實現(xiàn)介入式腦機接口，此次試驗的介入式腦機接口由南開大學人工智能學院教授段峰科研團隊牽頭，與上海心瑋醫(yī)療科技股份有限公司聯(lián)合研發(fā)

而從技術角度來看，腦機接口大致分為侵入式、非侵入式和介入式三大類。侵入式腦機接口需要通過開顱手術或者鉆透顱骨將腦電傳感器植入腦內(nèi)，可能會導致患者大腦的長期炎癥。非侵入腦機接口雖然對人沒有傷害，但是腦電信號微弱，識別準確率和實時性受限。

此番聯(lián)合研發(fā)的介入式腦機接口技術只需要通過類似心臟搭橋的微創(chuàng)手術便可實現(xiàn)腦機連接。團隊采用治療中風的神經(jīng)介入技術，通過靜脈將腦電傳感器植入大腦運動皮層、視覺皮層等腦區(qū)后，神經(jīng)支架膨脹，將電極擠壓在靠近大腦的血管壁上，從而獲取相應腦區(qū)信號。這一技術最大的優(yōu)點是不需要顱骨鉆孔或開顱手術即可獲得腦電信號，整個手術植入過程可在兩小時內(nèi)完成。動物試驗最終在羊腦血管內(nèi)完成了傳感器植入，并成功采集到了腦電信號。

此次在動物腦內(nèi)開展的介入式腦機試驗研究，在改善因腦、脊髓、周圍神經(jīng)或肌肉功能障礙引起的嚴重癱瘓患者的功能獨立性，以及治療癲癇、睡眠障礙、帕金森病等疾病方面具有重要意義，未來市場前景廣闊。此次試驗的成功，也標志著我國在腦機接口、介入機器人研究領域達到國際先進水平。

全球首款腦機軟體手功能康復機器人

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2021年11月，張江創(chuàng)新醫(yī)療器械企業(yè)司羿智能推出全球首款腦機軟體手功能康復機器人SY-HR08P，這也是目前康復醫(yī)療器械中最高端產(chǎn)品之一。

司羿智能研發(fā)的腦控手功能康復機器人SY-HR08P 對于康復醫(yī)學及康復智能設備的發(fā)展,具有里程碑式的意義

此前，大多康復機器人都是不斷地讓局部肌體的肌能通過運動訓練康復到正常狀態(tài)，再把正常的動作信號通過中樞神經(jīng)反饋給大腦，加快大腦重塑。但是，這種“自下而上”的刺激周期長，治療效果也難以令人滿意。

司羿智能利用腦機接口直接對患者的大腦進行刺激，實現(xiàn)了“自上而下”的神經(jīng)重塑。他們的這款產(chǎn)品通過監(jiān)測患者大腦信號，對這些信號進行分析，以確定患者手的意圖，并將信號轉換為外骨骼機械手的運動，從而使偏癱的手恢復運動功能，讓患者100%投入主動康復訓練，加快神經(jīng)康復。

智能仿生手、無線腦電圖機落地

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傲意科技成立于2015年，是國際領先的腦機接口、肌電神經(jīng)科學人工智能企業(yè)，團隊專注于人體生物電傳感器技術、機器學習和模式識別算法、肌電手勢識別技術的研發(fā)，為客戶提供高性價比的康復醫(yī)療技術解決方案。

OHand，傲意獨立研發(fā)的智能仿生神經(jīng)義肢

智能仿生手是傲意科技的拳頭產(chǎn)品，采用了具有自主知識產(chǎn)權的“感(傳感器)、知(AI人工智能)、動(精密機械傳動)”三大底層核心技術，實現(xiàn)了高端假肢手的國產(chǎn)替代。這款仿生手由280多個零件構成，每個手指可獨立運動，通過用戶自己的意圖控制，模擬人手實現(xiàn)抓、握、捏等多種動作，可保證殘疾人在使用過程中的穩(wěn)健耐用和實現(xiàn)動作的多樣性。

無線腦電圖機是公司自主研發(fā)的另外一款無線可穿戴腦電設備，具備便攜性好、數(shù)據(jù)傳輸高效、信號穩(wěn)定、靈敏度高等特點。該產(chǎn)品內(nèi)含64路高精度傳感器，配備腦電圖機專用軟件，擁有高效的數(shù)據(jù)處理能力，適用于腦損傷患者神經(jīng)康復和日常助力的神經(jīng)控制上肢外骨骼設備。

作為一家極具價值的腦機接口公司，傲意科技旗下的產(chǎn)品聚焦神經(jīng)損傷以及神經(jīng)重塑醫(yī)療解決方案，有效形成從中樞到外圍的治療效果，適用于腦卒中、腦外傷、腦癱以及外周神經(jīng)損傷的患者。

作為下一代人機交互前沿技術，腦機接口近年來在國內(nèi)受到政策的重點關注。有業(yè)內(nèi)人士表示：“未來的腦機接口設備可能會致力于還原人體的觸覺等感知模塊，但仍然需要進一步地研究和實驗。”如何實時、有效地將大腦意圖轉換為控制外部設備的指令是制約腦機接口技術發(fā)展的關鍵問題之一，也是當今世界人工智能領域亟待攻克的難題，是公認的新一代人機交互和人機混合智能的關鍵核心技術。

當前，腦機接口技術的發(fā)展已經(jīng)可以通過解析大腦里的想法來幫助患者“打字”交流。隨著人機交互技術的深入發(fā)展，特別是混合現(xiàn)實、元宇宙等新技術場景需求的不斷涌現(xiàn)，腦機接口這一借助計算機技術實現(xiàn)人腦與計算機的混合的新興技術，將在未來給我們帶來前所未有的全新體驗。

編輯：黃飛

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