在某种程度上,国内的脑机接口初创企业需要自己去开发全链条的技术。国内做植入式脑机接口的企业都是如此。李骁健称,微灵医疗自行开发了高密度柔性网状薄膜电极阵列,还有与之对应的芯片、电子植入体的封装以及无线通信和供电装置等。他们以此构建了一个全植入式脑机接口临床研究定制平台,能够为有需求的研究机构和医院提供定制服务。这意味着他们自身成为了研发和生产供应商,既可以提供零部件,也可以定制整个脑机接口系统。李骁健称,类似的定制服务在美国较为普遍。像 Precision Neuroscience 这家公司,它仅仅负责制作电极,而电子植入体则是由其他的公司来供应。
有些技术其实并非很难。像 Neuralink 那样的芯片,国内是有能力去做的。只是因为需求量过低,国内的供应商没有时间和精力去做。李骁健向澎湃科技如此说道。
胥红来感受近年来供应链愈发完善。他回忆起大约 2004 年,那时主流脑电设备是传统大型有线设备,有一家美国公司开发出一款无线设备,他的老师决定购买,然而该公司不愿把产品卖给中国。接着老师考虑自主研发,可在当时的条件下,这是一项艰巨的任务。如果采用最原始的技术进行操作,我们所需要做的系统中,各个电阻之间的精度需小于万分之一。然而,在国内,并没有能够提供这样高精度元件的供应链。按照这样的思路去做的话,将会是一条走不通的死胡同。胥红来说。
胥红来记得,他曾跑遍全中国那些做脑电的企业,去寻找合作的机会。然而,这些企业的技术方案都是以传统模拟电路的方式为基础的,并且研发工程师的思路比较固定。因为技术路径存在很大的差距,所以当他们提出按照自己的方法去做时,每一家企业都摇了摇头。而现在,他们已经有能力找到专业的供应链了。
这得益于技术路线从非侵入式发展到半侵入式。2012 年博士毕业后,胥红来在江苏常州创立博睿康。他研发了非侵入式脑机接口产品,2015 年成功将其产品化,此产品被用作科研工具,如今已实现商业化盈利。胥红来发现,走通非侵入式的技术路线后,他们已经建立起核心的工程师团队,能够在国内找到很强的供应链,企业运营管理也很完善,并且拥有足够的资金。2021 年,在获得由红杉中国领投的过亿元 B 轮融资之后,他们开始尝试做侵入式脑机接口。因为从非侵入式到侵入式,很多技术环节和操作都具有相似性。胥红说,一方面,人工耳蜗实现了产业化。这使得国内的很多供应链得到了带动。即便国内原本没有相关供应链,国外也愿意将其卖给我们。并且,整个配套的产业链都得以发展起来了。
脑虎科技也自研了全链条的技术,陶虎给出了另一种解释:脑机接口本身是接口。而我们所做的是脑机接口的接口,包括电极跟芯片之间的接口、芯片跟算法之间的接口、算法跟无线带宽的接口以及整个传输跟功耗的接口。只有将这些都做好,最终才会形成一个产品形态。如果其中有一些环节,乃至大部分环节都并非由你自己来定义或掌控,那么你就必须做出许多妥协,而有些妥协是难以接受的。正因如此,我们决定将全链条技术掌控在自己手中。幸运的是,现有的国家自主可控的制造技术已经能够满足我们对于脑接口的需求。
多位受访者提及,脑机接口是一个由软件和硬件协同运作的平台,此平台需要超级硬件以及芯片制造和封装等底层技术来给予支撑。然而,国内的脑机接口企业均为初创企业,它们很难凭借自身的力量去承担底层技术的突破。倘若国家拥有共性的平台,那么就能够缩短从研发到产品的过程。
国家和地方察觉到了需求的存在。2023 年 2 月,中国信息通信研究院发挥牵头作用。它联合了几十家来自脑机接口领域的高校、科研机构和企业。这些单位共同发起并成立了脑机接口产业联盟。该联盟致力于推动脑机接口产业的发展。同时致力于推动脑机接口的需求与架构发展。还致力于推动脑机接口的标准制定。以及推动脑机接口的产品研发。推动脑机接口的解决方案推广。推动脑机接口的应用推广。进而促进产业生态的发展。
2025 年 1 月 7 日在政策层面,北京推出了《加快北京市脑机接口创新发展行动方案(2025 - 2030 年)》。此方案提出,到 2027 年要产出一批重大原创性成果,并且要突破脑机接口电极、芯片、编解码算法等关键核心技术的任务。到 2030 年,要初步形成脑机接口产业生态。
还提出要构建共性技术研发服务平台,例如脑机接口柔性电极微纳加工平台、高质量脑电数据集与开放共享平台等。
跑通应用
大家渐渐意识到,脑机接口的真正发展处在应用端。李骁健表示,当下的主要任务是先将应用场景打通。这样做能够从应用端激发需求,进而牵引产业链发展,构建起产业生态的闭环。
郭亮在书中介绍,非侵入式脑机接口的电极佩戴方式较为方便。这种方便性主导了脑机接口的早期发展。目前已经有许多商业化的尝试。这些尝试针对的应用场景主要有消费级的电子游戏控制、注意力调节、睡眠监测和反馈等。另外,还有给瘫痪或残疾病人定制的控制计算机或轮椅的系统。
在澎湃科技的采访里,几家侵入式脑机接口企业的应用策略为:先在科研领域落地,接着瞄准医疗领域。胥红来说:“我们的非侵入式设备最先在科研市场进行应用,因为这是我们最为擅长的领域,并且我们自身就是用户,所以能了解用户的需求。我们后来在开展三例植入式脑机接口的工作时,能够与国内的临床大专家展开合作,在一定程度上正是由于之前在科研领域所积累的经验。”华山医院先前曾使用过我们的脑电设备,对我们的技术实力予以认可,之后才愿意采用我们的植入设备开展临床试验。
在医疗领域,脑机接口正处于临床验证阶段,离大规模应用尚有一段距离。目前,脑机接口在市场上尚未形成一款能体现其必要性、独特性和超越性的爆款产品。然而,我们如今看到了一个契机,对于一些过去难以应对的重大脑部疾病,像渐冻症、失语、重度截瘫等,脑机接口为它们带来了希望的曙光。我预判在 3 到 5 年的时间内,大家能够看到脑机接口在重大脑疾病的治疗方面起到重要作用。陶虎表示。
陶虎认为,现在所处的阶段是一个重大突破。之前,国内团队大多在动物身上进行脑机接口实验。而来到人体临床试验阶段,就意味着它的安全性已得到充分验证。接下来要做的是提高有效性和本身的性能,这已经算是走出了很大的一步。
李骁健介绍,脑机接口在医疗领域的应用分为两大类别。其一为运动与通讯型,像 Neuralink 所进行的脑控以及视觉重建属于通讯型,为瘫痪病人研发的脑机接口则是功能替代体。其二是治疗型,借助神经重塑至功能重建的信息闭环,用于癫痫、精神疾病、脑损伤等的康复治疗。
根据这个分类,博睿康的产品属于治疗型脑机接口。胥红来向澎湃科技说明,当下他们开发的首款产品是针对脊髓损伤致使四肢瘫痪的患者的。在三例临床试验里,除了能实现功能替代之外,已经展现出了神经修复的功能。另外一款针对难治性癫痫的产品,已经开展了 8 例临床试验。并且他们还期望能做出针对中风偏瘫康复以及难治性抑郁症的产品。
李骁健称,微灵医疗当下已达到植入医疗器械级别的脑机接口。其技术定位为运动与通讯型,定制平台具备做治疗型的能力,但需医工深度融合以推进临床。李骁健在 2023 年曾提出,打算在未来 5 年促使脑机接口系统应用于运动和视听觉失能患者,在未来 8 至 10 年内推动应用拓展至精神健康疾病和其他重大脑疾病的诊疗。李骁健向澎湃科技透露,他打算在接下来的几个月当中开启全植入式脑机接口系统的临床试验。
脑虎科技的脑机接口属于通讯型。近日,该脑机接口在华山医院开展了两项临床试验研究,一是高精度实时运动解码,二是实时汉语言解码。通过这些研究,成功实现了“脑控”智能设备以及“意念对话”。
脑机接口在医疗场景中是一项前沿技术,它瞄准的是绝症或难治性疾病。这些疾病的患者数量较少,但他们热切地渴望着技术进步带来的希望。峰瑞资本的一份研报表明,因为疾病的严重性,患者对手术风险的接受度比较高,所以构成了侵入式脑机接口的潜在市场。
四年前,小董遭遇了一场车祸,结果导致他瘫痪了。他清楚地记得,当自己完全苏醒过来的时候,已经身处重症监护室。他想要起身,然而却无法做到,全身只有头部能够晃动两下,两只胳膊能够微微动一下,眼睛也能够张开和闭上。但是在整整一个月的时间里,淤血充斥在他的眼睛里,要是不听声音的话,他根本分辨不出站在面前的是男性还是女性,所以就连眼睛也不想睁开了。
小董向澎湃科技表示,在住院期间,他的大脑处于空白状态,难以相信自己遭遇了这样的意外。他记得在住院的第 20 多天时,他询问自己的主治医生,自己是否还有站起来的希望。主治医生告诉他,他这辈子都不可能站起来了,以后只能依靠轮椅。他当时的内心彻底崩溃了。那段时间,他的心中只有一个“死”字。他表示自己承受着极大的压力,既不想吃饭也不想喝水。在最轻微的时候,他的体重仅有 58 斤。他当时所在的那家医院为他提供了心理咨询服务,在心理医生以及其他医护人员的一同支持下,小董慢慢恢复了正常状态。
在接下来的两年中,他一步一步地开展康复训练,目的是防止肌肉出现萎缩的情况,同时避免腿部的血栓引发二次手术。两年过后,他几乎把积蓄都花光了,在医院购置了一个用于辅助走动的支具,还在网上购买了一辆小型脚踏车,然后回到家中继续康复。那时候,他开始在网上对脊髓损伤的相关信息进行搜索,并且加入了一些病友群,大家相互交流可能的方案以及靠谱的医院。2022 年起,他前往广州尝试过神经修复治疗,还前往江西做过干细胞治疗。因为没有钱,所以通过贷款来进行治疗,然而这些治疗都没有起到效果,他的内心感到很丧气。
他瘫痪了,这给家庭带来了沉重的打击。他家有两个孩子,其中年龄大的那个正在上初中。他的父母都已经 70 多岁了,没有工作能力。他出事以后,家里就没有能挣钱的人了。小董说:“家里的负担特别重,就像迈不开步一样。”只有看到两个孩子,他才重新燃起了生的希望。
2024 年 6 月,他看到了中央电视台的《开讲啦》节目。在这个节目中,洪波教授讲述了瘫痪 14 年的老杨在北京宣武医院植入脑机接口的案例,老杨已经能够自己喝水并且抱自己的孙子。小董回忆,看到这期节目之后,他非常兴奋,两天都睡不着觉。他感觉自己仿佛突然间到了天上,心中有一种动力,那种感受难以用言语表达出来。你能明白我的意思吗?比给我1000万还高兴。”
他之后在网上广泛搜集信息,接着报名参加临床试验。2024 年 9 月 28 日,博睿康的工作人员联系到他,告知他初步符合临床试验条件。经过一番评估之后,2024 年 11 月 6 日,他在上海复旦大学附属华山医院完成了手术。伤口愈合且拆线大约五天后,他开始进行脑机接口训练,按照电脑上给出的指令做出动作。
脑机接口训练第三天,他可以戴着手套把圆筒和木块拿起来。到第九天,他突然把更滑的圆球拿起来了。然而之后,他并非每次都能把圆球拿起来。经过多次训练后,他才慢慢能够稳定地拿起圆球,并且动作越来越轻松。到第二十天左右,他能够把杯子拿起来,自主喝水。如今这些动作他不用机械手套也能完成。他说徒手喝水比较累,并且动作会更慢一点。
小董察觉到,在植入脑机接口之后,他的身体每天都在发生细微的变化。手术前,他的两只手几乎完全没有力气,连拿起牙刷都很困难。而手术之后,他觉得两只手的力度在逐渐增强。他对大小便的感知也有所改变,如今他能够察觉到自己在排尿,并且在 2 月 25 日,他实现了自主排便。过去他胸部以下失去了知觉,在分界线处仿佛有一根绑着石头的绳子紧紧地勒着。如今,这根绳子正在缓缓地向下移动。对于这些发生的变化,小董表现得很有耐心,他说:“变化通常是需要一个过程的,要是说装上脑机接口之后就能立刻跑能跳,那是不现实的。以后只要我的腿能够动一下,我就会感到非常满足了。这也就意味着我的神经已经连通了,那么站起来的可能性也就更大了。”
胥红告知澎湃科技,在未来的三年时间里,他们的目标是达成针对瘫痪以及难治性癫痫这两种适应症的多中心注册临床试验。并且要拿到审批标准最为严格的三类医疗器械证。这同时也是其他侵入式脑机接口企业必须要经历的道路以及共同面临的挑战。
参考资料:
华安证券发布了《医疗器械专题之脑机接口:中国脑机接口行业发展与展望》。
2. 峰瑞资本:《从脑机接口,看脑科学发展》,
3. 前瞻研究院,《2025年脑机接口产业蓝皮书》
4. 郭亮,《脑机接口:从科幻到现实》
脑机接口的天使投资人认为,构建脑机接口技术平台是更具价值的投资行为。