國產(chǎn)BCI進(jìn)入人體臨床：微創(chuàng)、語言、深腦植入齊頭并進(jìn)

一個深部腦機設(shè)備幫助一位四肢缺失的男子玩起了電腦游戲。這是中國正在進(jìn)行的越來越多腦-機接口（BCI）試驗中的一個案例。

該腦機接口系統(tǒng)由中國上海的醫(yī)療技術(shù)公司StairMed開發(fā)，類似于埃隆·馬斯克在美國加州弗里蒙特創(chuàng)辦的Neuralink公司正在人體中試驗的植入物。StairMed的設(shè)備探針數(shù)量少于Neuralink的設(shè)備，但體積更小，侵入性也更低。

研究人員表示，與美國相比，中國在該領(lǐng)域的歷史并不悠久，目前在中國進(jìn)行試驗的許多設(shè)備是美國公司產(chǎn)品的簡化版本。但“中國的腦機接口研究正在迅速發(fā)展。”

在多個方向上，中國研究人員正在推動該領(lǐng)域發(fā)展，例如通過改進(jìn)用于解碼神經(jīng)數(shù)據(jù)的算法以及優(yōu)化植入設(shè)備，中國政府已將腦-機系統(tǒng)確定為創(chuàng)新優(yōu)先領(lǐng)域，相關(guān)資助機構(gòu)正在大量投入資金。“許多年輕科學(xué)家正參與到中國這波BCI新浪潮中，”中國還擁有進(jìn)行技術(shù)測試和驗證所需的醫(yī)療基礎(chǔ)設(shè)施和龐大人群，在這里取得的進(jìn)展可造福全球的患者和研究人員。

多個團(tuán)隊已公布早期試驗的初步結(jié)果，但這些結(jié)果尚未經(jīng)過同行評審。

表層接口（On the surface）

一種正在人體中試驗的腦-機接口設(shè)備是名為NEO的微創(chuàng)無線設(shè)備，它可通過一個氣動手套幫助癱瘓者恢復(fù)手部運動。該設(shè)備將8個探針放置于硬腦膜上，即包裹大腦的最外層膜。

NEO設(shè)備的第一位受試者于2023年10月接受植入，據(jù)北京清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程師、臨床試驗聯(lián)合負(fù)責(zé)人介紹，該受試者握力增強、反應(yīng)加快，并在佩戴該設(shè)備20個月后，已能用其自主進(jìn)食和喝水。目前已有20名個體接受了NEO植入。

中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所的神經(jīng)工程師指出，由于該技術(shù)采集的是大量神經(jīng)元群體的信號，其信號分辨率不如那些記錄單個神經(jīng)元活動的深部探針。因此，這種方法更適用于控制簡單運動。但該設(shè)備的優(yōu)勢在于微創(chuàng)性強，且可長時間運行。

NEO團(tuán)隊還在2024年2月發(fā)表于Nature Electronics的一篇論文中，他們描述了如何使用高效的類腦芯片（neuromorphic chips）替代傳統(tǒng)硅芯片，以模擬大腦解碼信號的方式。這將使得芯片可集成于探針中，從而使設(shè)備體積更小、能耗更低、信息處理更快。

圖1. 腦機接口與腦憶阻譯碼器協(xié)同進(jìn)化原理圖（圖片源自Nature Electronics）

開口說中文（Speaking Mandarin）

另一個團(tuán)隊則更進(jìn)一步深入大腦。2024年7月，上海的神經(jīng)外科醫(yī)生在一名癲癇女性患者的大腦皮層上方植入了一種配有256個探針的設(shè)備。經(jīng)過兩周訓(xùn)練后，該患者可使用這一由上海腦機公司NeuroXess設(shè)計的設(shè)備操作社交媒體應(yīng)用，并控制輪椅。

去年12月，團(tuán)隊還為另一名患有癲癇的女性進(jìn)行了手術(shù)，在其語言處理腦區(qū)植入了探針。她使用該設(shè)備實現(xiàn)了以每分鐘50個中文詞的速率進(jìn)行交流，延遲為100毫秒。NeuroXess公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家Tiger Tao表示，這是腦機接口技術(shù)首次實現(xiàn)實時解碼中文語言。他說，一般人說話速度約為每分鐘150詞，因此“仍有很大提升空間”。

圖2. 一種自然流動的無聲語言神經(jīng)假體概述（圖片源自Nature Neuroscience）

而在2024年6月，美國的一個研究團(tuán)隊使用腦機系統(tǒng)幫助一名男子實現(xiàn)了實時說話，甚至還能唱歌，延遲僅為10毫秒。該設(shè)備還能捕捉其語調(diào)和音高。

深腦接口（Deep brain）

StairMed公司開發(fā)的深腦探針是中國首個侵入式腦機接口臨床試驗。該設(shè)備包含64個極細(xì)的傳感器——據(jù)StairMed介紹，其寬度僅為人類頭發(fā)的百分之一。這些傳感器穿透大腦皮層，連接到一個小型裝置上，可無線充電和傳輸信息。首位男性受試者使用該腦機系統(tǒng)進(jìn)行了電腦國際象棋和賽車游戲。

StairMed表示，這項技術(shù)仍處于初級階段，但目前為止，植入設(shè)備已經(jīng)讓用戶能較好地控制電子設(shè)備。從長遠(yuǎn)來看，公司希望將腦機接口技術(shù)與更智能的系統(tǒng)融合，不僅僅用于控制電腦光標(biāo)，還能控制智能輪椅和高級機器人。在這一方面，由于中國有大量企業(yè)在該領(lǐng)域深耕，中國可能會在未來具備比美國更強的優(yōu)勢。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/d41586-025-02098-5

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