國(guó)產(chǎn)BCI進(jìn)入人體臨床：微創(chuàng)、語(yǔ)言、深腦植入齊頭并進(jìn)

一個(gè)深部腦機(jī)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(guó)正在進(jìn)行的越來(lái)越多腦-機(jī)接口（BCI）試驗(yàn)中的一個(gè)案例。

該腦機(jī)接口系統(tǒng)由中國(guó)上海的醫(yī)療技術(shù)公司StairMed開(kāi)發(fā)，類(lèi)似于埃隆·馬斯克在美國(guó)加州弗里蒙特創(chuàng)辦的Neuralink公司正在人體中試驗(yàn)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(guó)相比，中國(guó)在該領(lǐng)域的歷史并不悠久，目前在中國(guó)進(jìn)行試驗(yàn)的許多設(shè)備是美國(guó)公司產(chǎn)品的簡(jiǎn)化版本。但“中國(guó)的腦機(jī)接口研究正在迅速發(fā)展?！?/p>

在多個(gè)方向上，中國(guó)研究人員正在推動(dòng)該領(lǐng)域發(fā)展，例如通過(guò)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(guó)政府已將腦-機(jī)系統(tǒng)確定為創(chuàng)新優(yōu)先領(lǐng)域，相關(guān)資助機(jī)構(gòu)正在大量投入資金?！霸S多年輕科學(xué)家正參與到中國(guó)這波BCI新浪潮中，”中國(guó)還擁有進(jìn)行技術(shù)測(cè)試和驗(yàn)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(gè)團(tuán)隊(duì)已公布早期試驗(yàn)的初步結(jié)果，但這些結(jié)果尚未經(jīng)過(guò)同行評(píng)審。

表層接口（On the surface）

一種正在人體中試驗(yàn)的腦-機(jī)接口設(shè)備是名為NEO的微創(chuàng)無(wú)線設(shè)備，它可通過(guò)一個(gè)氣動(dòng)手套幫助癱瘓者恢復(fù)手部運(yùn)動(dòng)。該設(shè)備將8個(gè)探針?lè)胖糜谟材X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(yàn)聯(lián)合負(fù)責(zé)人介紹，該受試者握力增強(qiáng)、反應(yīng)加快，并在佩戴該設(shè)備20個(gè)月后，已能用其自主進(jìn)食和喝水。目前已有20名個(gè)體接受了NEO植入。

中國(guó)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(hào)，其信號(hào)分辨率不如那些記錄單個(gè)神經(jīng)元活動(dòng)的深部探針。因此，這種方法更適用于控制簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)。但該設(shè)備的優(yōu)勢(shì)在于微創(chuàng)性強(qiáng)，且可長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

NEO團(tuán)隊(duì)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(lèi)腦芯片（neuromorphic chips）替代傳統(tǒng)硅芯片，以模擬大腦解碼信號(hào)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(jī)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(kāi)口說(shuō)中文（Speaking Mandarin）

另一個(gè)團(tuán)隊(duì)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(gè)探針的設(shè)備。經(jīng)過(guò)兩周訓(xùn)練后，該患者可使用這一由上海腦機(jī)公司NeuroXess設(shè)計(jì)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(duì)還為另一名患有癲癇的女性進(jìn)行了手術(shù)，在其語(yǔ)言處理腦區(qū)植入了探針。她使用該設(shè)備實(shí)現(xiàn)了以每分鐘50個(gè)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(jī)接口技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)解碼中文語(yǔ)言。他說(shuō)，一般人說(shuō)話(huà)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(dòng)的無(wú)聲語(yǔ)言神經(jīng)假體概述（圖片源自Nature Neuroscience）

而在2024年6月，美國(guó)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)使用腦機(jī)系統(tǒng)幫助一名男子實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)說(shuō)話(huà)，甚至還能唱歌，延遲僅為10毫秒。該設(shè)備還能捕捉其語(yǔ)調(diào)和音高。

深腦接口（Deep brain）

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

StairMed表示，這項(xiàng)技術(shù)仍處于初級(jí)階段，但目前為止，植入設(shè)備已經(jīng)讓用戶(hù)能較好地控制電子設(shè)備。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，公司希望將腦機(jī)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(jí)機(jī)器人。在這一方面，由于中國(guó)有大量企業(yè)在該領(lǐng)域深耕，中國(guó)可能會(huì)在未來(lái)具備比美國(guó)更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

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

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