中国脑机接口领域取得重要进展
中国脑机接口领域取得重要进展
国家药监局近日在北京组织召开了脑机接口医疗器械工作推进会。来自高校、科研院所、医疗机构以及研发企业的代表齐聚一堂,就该领域的发展方向交换了意见。
此次会议表明,脑机接口技术已被正式纳入医疗器械范畴,并具备开展临床应用的条件。当天,我国还发布了第二例侵入式脑机接口临床试验成果。患者在高位截瘫的情况下,成功使用意念操控轮椅和引导机器狗,为患者群体带来了新的希望。
如果说首例临床试验的成功尚属探索性的尝试,那么第二例的成功则验证了当前技术路径的可行性,为未来的大规模推广打下了基础。
过去十年间,国内科研团队在该领域持续深耕,如今终于迎来实质性成果。尽管起步较晚,但近年来中国在脑机接口技术方面已迅速缩小与国际领先水平之间的差距。
脑机接口:构建人机交互的新桥梁
脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)是一种在大脑与外部设备之间建立信息传输通道的技术,旨在实现生物神经系统与人工计算系统的双向通信。这项技术最著名的应用案例之一,便是已故物理学家斯蒂芬·霍金。
其基本原理是通过采集和识别大脑在思维过程中产生的脑电信号,将其转化为可以执行的指令,从而实现人与机器或外部环境之间的互动,如帮助瘫痪患者重新行走、协助失语者“说话”或协助失明者“看见”。
脑机接口医疗器械的核心在于建立闭环系统,包括生物电信号采集、神经信号的编解码处理、以及对外部设备的控制反馈。
该系统融合了神经科学、信号处理、人工智能、计算机科学以及电子工程等多个学科。其典型构成包括用户(大脑)、脑信号采集模块、信号处理与解码模块、控制接口、外部设备以及反馈机制。其中最关键的环节是信号采集与解码、控制接口的设计。
根据功能和结构的不同,脑机接口可分为输出式、输入式和双向交互式三类。输出式主要用于读取大脑信号并转化为控制指令,如控制轮椅或假肢。输入式则通过外部刺激来增强或恢复用户的感知能力,常用于辅助视觉或听觉障碍患者。双向交互式则结合了前两者的特点,提供更高的控制精度。
按照信号采集方式,脑机接口还可细分为侵入式、半侵入式和非侵入式。
无论采用何种分类方式,脑机接口的目标始终是构建一个完整的闭环系统,实现感知与调控的统一。
2013年以前,脑感知与脑调控技术各自发展,缺乏系统性联动;2014年至2023年,感知技术不断优化,调控能力逐步增强,形成初步闭环;从2024年起,感知、刺激与控制技术融合推进,脑机接口技术正式进入快速发展阶段。
中美竞争格局下的技术突围
自2018年以来,中国在脑机接口领域的布局不断深化,与美国的较量也日益明显。在美国,相关企业在脑机接口芯片、神经电极等领域占据主导地位,如Neuralink等。尽管中国企业在如博睿康等领域不断发力,但依然面临来自国际同行的技术封锁和产业链瓶颈。
在技术路径上,中国在柔性电极、半侵入式设备等方向展现出独特优势。例如,国内科研团队在柔性电极领域取得了多项突破,其中中科院研发的神经电极截面积仅为Neuralink产品的1/5到1/7,显著降低了对脑组织的损伤。
在动态电极领域,中科院深圳先进院与东华大学联合开发出一种“神经蠕虫”电极,其细如发丝,具备高度的柔性与可拉伸性,可实现自主驱动,突破了传统电极“静态”植入的限制。
此外,中科院还研发出一种刚柔可调的“神经触手”探针,该装置能够根据植入过程自动调节硬度,确保在穿刺时具备刚性而在植入后恢复柔软,从而实现低损伤、高质量的信号采集。
在神经芯片与脑电采集设备方面,美国在系统集成和芯片设计方面仍具优势,但中国在特定算法与场景优化方面表现突出。双方的技术竞争主要集中在核心部件和关键工艺上。
美国企业普遍采用全侵入式技术路线,尽管性能强劲,但手术风险较高,且FDA审批极为严格。相比之下,中国的半侵入式和非侵入式路径在临床应用上更具可行性。
2024年,国内首例侵入式脑机接口临床试验取得成功,标志着中国在该领域跻身全球领先梯队。2025年,“北脑一号”GCP多中心试验启动,这是全球首个高通道、无线全植入、具有准实用化的半侵入式脑机系统。
包括三博脑科、心玮医疗、翔宇医疗等在内的多家企业也在积极推动相关临床研究。中国脑机接口技术正逐步缩小与国际先进水平的差距。
在信号检测方面,上海脑虎科技研发的256通道柔性电极阵列,其信息传输速率达4.15比特/秒,与Neuralink公开数据相当。技术层面,中国已进入全球第一梯队。
政策引领与产业协同助力技术腾飞
中国脑机接口产业的快速发展离不开政策层面的持续推动。2016年,脑科学与类脑研究被正式纳入国家战略;2018年,北京、上海等地相继设立脑科学与类脑研究中心。
2021年,人工智能和脑科学被明确为国家战略科技力量,脑机接口作为关键技术被重点扶持。2022年,《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划》强调推动感知交互技术发展,包括脑机接口等多通道交互手段。
2024年,《脑机接口标准化技术委员会筹建方案》发布,明确了技术标准化路线图、关键技术标准研发及标准宣贯实施三大工作方向。2025年,相关配套文件密集出台,为脑机接口医疗器械的临床应用和产业发展提供了坚实政策基础。
在地方层面,北京、上海、江苏、安徽等多个省市也相继发布脑机接口相关产业发展规划,从资金支持、人才引进到技术转化等方面给予全方位扶持。
金融层面,中国脑机接口初创企业数量迅速增长,尽管融资规模仍低于美国,但近年来呈现爆发式增长趋势。全球范围内,核心企业数量已超过800家,其中中美两国为主要聚集地。
当前,中国脑机接口产业呈现出“无创与有创并行、民营企业主导”的特点,研发方向以无创路径为主,占比达88%,这主要得益于该路径具备更高的安全性和更快的商业化能力。
随着技术逐步成熟,中国脑机接口产业有望在企业技术平台化、AI诊疗融合、消费医疗延伸等方面实现多维突破,并从追赶者逐步成长为行业规则制定者。
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原文标题:意念控物成真?脑机接口新突破!
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