《星島》見習(xí)記者 齊鑫 上海報(bào)道

中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（下稱“腦智卓越中心”）近日宣布，其研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院及相關(guān)企業(yè)，在侵入式腦機(jī)接口臨床研究上取得關(guān)鍵進(jìn)展。

該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的侵入式腦機(jī)接口系統(tǒng)已成功完成第二例臨床試驗(yàn)，成功幫助一位高位截癱患者，僅通過“意念”便能流暢操控智能輪椅與機(jī)器狗，在真實(shí)場景中完成自主移動(dòng)與抓取物品。

這一突破，標(biāo)志著中國腦機(jī)接口技術(shù)，從二維屏幕光標(biāo)控制邁向三維物理世界交互，為商業(yè)化應(yīng)用按下了快進(jìn)鍵。

當(dāng)前，腦機(jī)接口作為“十五五”規(guī)劃中與量子科技、生物制造、氫能和核聚變能、具身智能、第六代移動(dòng)通信并列的“未來產(chǎn)業(yè)”，其發(fā)展已上升至國家戰(zhàn)略高度。

“腦機(jī)接口作為人機(jī)交互的終極形態(tài)，是未來產(chǎn)業(yè)的核心賽道。”12月18日，北京社科院副研究員王鵬告訴《星島》，隨著技術(shù)迭代與場景拓展，其市場規(guī)模有望快速擴(kuò)張，成為推動(dòng)醫(yī)療、消費(fèi)、工業(yè)等領(lǐng)域變革的關(guān)鍵力量。中國憑借政策導(dǎo)向、臨床資源與工程化能力優(yōu)勢，將在全球競爭中占據(jù)主導(dǎo)地位，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)向規(guī)�；�、高質(zhì)量方向升級(jí)。

三維物理世界的操控與交互

《星島》了解到，該例臨床試驗(yàn)患者于2022年因脊髓損傷導(dǎo)致高位截癱，經(jīng)過一年多時(shí)間康復(fù)情況未有改善。今年6 月，該患者植入了侵入式腦機(jī)接口系統(tǒng)。

經(jīng)過數(shù)周訓(xùn)練，患者已經(jīng)可以穩(wěn)定控制電腦光標(biāo)、平板電腦等電子設(shè)備。在此基礎(chǔ)上，技術(shù)團(tuán)隊(duì)又進(jìn)一步將系統(tǒng)拓展至三維物理設(shè)備控制，幫助患者實(shí)現(xiàn)了對(duì)智能輪椅和機(jī)器狗的連續(xù)、穩(wěn)定、低延遲操控，使其能夠在復(fù)雜日常場景中完成多項(xiàng)功能活動(dòng)。

▲癱瘓患者通過意念操控智能輪椅。 圖源/活動(dòng)方供圖

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)在技術(shù)層面上實(shí)現(xiàn)了多層突破。在神經(jīng)信息提取環(huán)節(jié)，團(tuán)隊(duì)開發(fā)出高壓縮比、高保真的神經(jīng)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，并創(chuàng)新性地融合了“尖峰頻段功率”“相鄰脈沖間隔”與“尖峰脈沖計(jì)數(shù)”幾種數(shù)據(jù)壓縮方式。該混合解碼模型在噪聲環(huán)境下仍能高效提取有效信號(hào)，使整體腦控性能提升約 15%-20%。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還引入了“神經(jīng)流形對(duì)齊技術(shù)”，自主研發(fā)了“在線重校準(zhǔn)技術(shù)”。

最為關(guān)鍵的是響應(yīng)速度，該研究通過自定義通信協(xié)議和系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化，將從信號(hào)采集到指令執(zhí)行的端到端延遲壓縮在100毫秒以內(nèi)，這一速度低于人體自身的生理延遲，能夠使患者的控制體驗(yàn)更加流暢自然。

“目前我們看到的這些算是簡單的物理外設(shè)，如輪椅、機(jī)械臂、機(jī)器狗�；�于這些基礎(chǔ)物理外設(shè)硬件控制的實(shí)現(xiàn)，我們希望下一步能夠在控制水平以及控制復(fù)雜度等層面拓展，能夠?qū)崿F(xiàn)接近常人的肢體控制度。”該技術(shù)團(tuán)隊(duì)帶頭人趙鄭拓表示，未來團(tuán)隊(duì)希望可以通過腦接口技術(shù)的不斷提升，可以實(shí)現(xiàn)控制人形機(jī)器人等復(fù)雜外設(shè)，在控制水平、速度、復(fù)雜度等層面達(dá)到超越常人的目標(biāo)。

《星島》了解到，團(tuán)隊(duì)帶頭人趙鄭拓、李雪也是階梯醫(yī)療的創(chuàng)始人，該公司主要從事腦機(jī)接口相關(guān)技術(shù)研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化。天眼查顯示，近期，階梯醫(yī)療已完成來自上海國投的B+輪融資。今年10月，階梯醫(yī)療第三例腦機(jī)接口患者的臨床試驗(yàn)也已順利完成，目前已成功實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂的穩(wěn)定操控。

產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速

近年來，在世界范圍內(nèi)，腦機(jī)接口行業(yè)正迎來越來越多的關(guān)注。

2021年，美國企業(yè)家埃隆·馬斯克旗下的Neuralink曾展示讓猴子用意念玩乒乓球的實(shí)驗(yàn)；去年，Neuralink宣布其首例人體植入手術(shù)成功完成。今年8月，美國血管介入腦機(jī)接口企業(yè)Synchron首次公開演示，植入血管介入腦機(jī)接口系統(tǒng)的漸凍癥患者僅憑借意念，就可以自如操控 iPhone、iPad等設(shè)備，無需肢體動(dòng)作或語音指令。

中國腦機(jī)接口行業(yè)近年來也取得了多項(xiàng)顯著成果。

去年12月，韶腦科技研發(fā)的“腦電采集康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備”（滬械注準(zhǔn)20242190431）獲得上海市首張非侵入式腦機(jī)接口醫(yī)療器械注冊(cè)證；今年3月，北京腦科學(xué)與類腦研究所宣布，“北腦一號(hào)”智能腦機(jī)系統(tǒng)已完成國際首批柔性高通量半侵入式無線全植入腦機(jī)系統(tǒng)的人體植入，進(jìn)入臨床驗(yàn)證階段……

“對(duì)于用戶來說，商業(yè)的大規(guī)模落地其實(shí)正在推進(jìn)的過程中，我們預(yù)計(jì)未來大概5年的時(shí)間內(nèi)，就會(huì)有真正的注冊(cè)產(chǎn)品出現(xiàn)，真正推廣到市場，并且能夠應(yīng)用起來，甚至可能不止一代的產(chǎn)品。”李雪向《星島》表示。

她進(jìn)一步向記者講解，例如像精神系統(tǒng)性疾病的調(diào)控設(shè)備，此前業(yè)界就已經(jīng)出現(xiàn)傳統(tǒng)應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)利用腦機(jī)接口技術(shù)，使其形成閉環(huán)，以實(shí)現(xiàn)副作用更小更精準(zhǔn)的調(diào)控，相關(guān)技術(shù)落地大約需要5年時(shí)間。感知學(xué)修復(fù)技術(shù)落地時(shí)間稍長，預(yù)計(jì)大約5-10年的時(shí)間會(huì)出現(xiàn)較為有效的調(diào)控手段。

談及落地過程中的難點(diǎn)，李雪表示，腦機(jī)接口并非傳統(tǒng)的醫(yī)療器械，技術(shù)團(tuán)隊(duì)在研發(fā)過程中會(huì)遇到各種各樣的困難，例如系統(tǒng)對(duì)接等。另外，目前行業(yè)缺乏明確的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，需要行業(yè)內(nèi)頭部的企業(yè)、領(lǐng)先的團(tuán)隊(duì)和有關(guān)監(jiān)管機(jī)構(gòu)、臨床醫(yī)生等各方一起協(xié)商制定。

王鵬也向《星島》表示，除了涉及倫理與監(jiān)管框架問題外，腦機(jī)接口技術(shù)的成熟度與可靠性還需要進(jìn)一步提高。另外，神經(jīng)科學(xué)、材料學(xué)、算法等領(lǐng)域存在“語言壁壘”，協(xié)同研發(fā)機(jī)制尚不成熟。核心器件依賴進(jìn)口，供應(yīng)鏈自主可控能力不足，推高了生產(chǎn)成本。臨床轉(zhuǎn)化周期長、資金投入大，還需要資本支持技術(shù)創(chuàng)新和迭代。

“醫(yī)療場景中，患者對(duì)侵入式手術(shù)的恐懼、醫(yī)保覆蓋有限、醫(yī)生操作熟練度不足制約普及。消費(fèi)場景中，設(shè)備需解決‘技術(shù)能否真正解決需求’的痛點(diǎn)，提升實(shí)用性與性價(jià)比。公眾對(duì)腦機(jī)接口的認(rèn)知有限，還需加強(qiáng)科普教育，消除技術(shù)誤解與倫理擔(dān)憂。”王鵬說。

       原文標(biāo)題 : 中國腦機(jī)接口重大突破：高位截癱患者實(shí)現(xiàn)“意念操控”輪椅與機(jī)器狗