腦機接口（Brain-Computer Interface，BCI）是一種直接連接大腦與外部設備的技術，允許通過神經(jīng)信號實現(xiàn)人機交互，無需依賴傳統(tǒng)的肌肉或語言指令。簡單來說，腦機接口就像是大腦和外部世界之間的“超級鏈接”。它讓我們能夠跳過軀體，直接用意念來操控那些曾經(jīng)只能用手或語言控制的設備，不再需要繁瑣的操作和復雜的指令，只需一個念頭就能開啟全新的世界。

目前腦機接口技術通常根據(jù)“侵入性”被分為：非侵入式（腦外）、侵入式和半侵入式三大類。由于大腦的信息的收發(fā)是通過神經(jīng)元來完成的，所以腦機接口需要通過“傳感器”來監(jiān)聽神經(jīng)元的活動，而傳感器（神經(jīng)電極）距離神經(jīng)元越近，信號的清晰度就會越高。因此，半侵入式和侵入式的腦機接口技術可以獲得更高清晰度的腦電信號，但是這類技術的門檻也相對較高。埃隆·馬斯克旗下的明星腦機接口公司Neuralink選擇的就是侵入式腦機接口技術。

雖然中國在半侵入式和侵入式腦機接口技術上起步相對較晚，但是近年來的發(fā)展卻是非常的快，近期國內(nèi)的多個腦機接口技術團隊都成功取得了新的突破。

全鏈條自主可控！海南大學腦機接口專用芯片亮相

據(jù)海南大學生物醫(yī)學工程學院官方微信消息，4月13-18日舉行的第五屆中國國際消費品博覽會上，海南大學正式發(fā)布了自主研發(fā)的植入式腦機接口（BCI）核心技術與系列產(chǎn)品，包括全球領先的腦機接口專用芯片、神經(jīng)信號采集系統(tǒng)、神經(jīng)信號調(diào)控系統(tǒng)及神經(jīng)元定位系統(tǒng)。

海南大學生物醫(yī)學工程學院表示，這一突破標志著我國在腦機接口領域實現(xiàn)全鏈條技術自主可控，為腦科學研究和醫(yī)療應用注入“中國芯”動力。

據(jù)介紹，海南大學腦機芯片神經(jīng)工程團隊具有近二十年腦機接口芯片及系統(tǒng)研發(fā)經(jīng)驗，圍繞侵入式腦機接口開發(fā)了多款核心芯片，包括：SX-R128S4高通量神經(jīng)信號采集及刺激芯片，SX-S32高自由度神經(jīng)調(diào)控芯片，以及SX-WD60低功耗無線傳輸芯片。

上述芯片實現(xiàn)了對腦機接口信號采集、調(diào)控、傳輸?shù)娜溌犯采w，性能對標國際一線產(chǎn)品，已受到業(yè)內(nèi)多家科研單位、企業(yè)高度認可。

團隊負責人表示：“專用芯片是腦機接口系統(tǒng)的核心，團隊一直專注芯片的開發(fā)迭代，始終堅持自主創(chuàng)新，芯片性能已達到國際先進水平。我們致力于讓科研成果走出實驗室，打破我國侵入式腦機接口芯片對進口的依賴，助力中國腦機接口產(chǎn)業(yè)騰飛。”

北腦一號完成首批無線人體全植入

此外，作為北京科研工作者自主研發(fā)的智能腦機系統(tǒng)，“北腦一號”近期也在北京大學第一醫(yī)院、首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院、首都醫(yī)科大學附屬北京天壇醫(yī)院，完成了國際首批柔性高通量半侵入式無線全植入腦機系統(tǒng)的人體植入，患者術后恢復良好，設備有效通道數(shù)98%以上。通過使用“北腦一號”智能腦機系統(tǒng)，癱瘓患者能夠隔空操控計算機、機械臂，甚至驅動肌肉刺激裝置，促進自身肢體運動功能逐漸康復。

半侵入式“北腦一號”和侵入式“北腦二號”兩套智能腦機系統(tǒng)，是由北京腦科學與類腦研究所，和其牽頭成立的北京芯智達神經(jīng)技術有限公司共同研制的，均達到當今世界領先水平。3月20日，腦科所、芯智達和宣武醫(yī)院共同發(fā)布了全球首例無線植入式中文語言腦機接口，成功幫助因漸凍癥導致失語的患者重建交流能力的突破性成果。

據(jù)國家神經(jīng)疾病醫(yī)學中心主任、宣武醫(yī)院院長趙國光教授介紹，本次臨床試驗的首位參與者是一名67歲的漸凍癥（ALS）患者。她于2023年在宣武醫(yī)院確診ALS，隨著疾病進展出現(xiàn)了極重度構音障礙，與外界的語言溝通極為受限。術前，趙國光教授團隊精確定位了患者的語言運動功能區(qū)，并于近日實施了全球首例無線植入式中文語言腦機接口手術。

在神經(jīng)外科手術機器人輔助下，將“北腦一號”精準植入患者左側大腦控制語言運動的關鍵區(qū)域。手術采取半侵入腦機技術路徑，將128通道柔性高密度電極置于硬腦膜外，在最小創(chuàng)傷的前提下實現(xiàn)高質量神經(jīng)信號采集；將硬幣大小的主控與信號傳輸裝置嵌入顱骨表面，通過無線近場通訊實現(xiàn)神經(jīng)信號的高效傳輸與無線供電。術中測試及術后開機均顯示信號采集質量良好。

3月14日患者開始接受語言解碼訓練，信號采集良好，僅經(jīng)過3小時的訓練，62個常用字詞實時解碼準確率已達34%。目前患者實時解碼準確率達52%，已能解碼出“我要喝水”“我要吃飯”“今天心情很好，我想和家人散步”這樣的語言。結合基于語言大模型的自適應糾錯算法實時優(yōu)化，已具備簡單的語言交流能力，展現(xiàn)出顯著的語言恢復潛力。

今年2至3月，“北腦一號”還在北大第一醫(yī)院、天壇醫(yī)院相繼完成了國際首批柔性高通量半侵入式無線全植入腦機系統(tǒng)的人體植入，患者術后恢復良好，設備有效通道數(shù)98%以上。通過使用“北腦一號”，癱瘓患者能夠隔空操控計算機、機械臂，甚至驅動肌肉刺激裝置，促進自身肢體運動功能逐漸康復。同時，“北腦一號”是國際上首次實現(xiàn)失語患者語言解碼的無線全植入腦機系統(tǒng)，幫助患者重建交流的能力。

19歲右側額葉癲癇患者成功植入腦虎科技256通道柔性腦機接口

近日，另一家國產(chǎn)腦機接口技術廠商——腦虎科技聯(lián)合中國科學院上海微系統(tǒng)所團隊在復旦大學附屬華山醫(yī)院開展的高精度實時運動解碼臨床試驗再獲重要突破——一名19歲右側額葉癲癇患者成功植入腦虎科技自主研發(fā)的256通道柔性腦機接口（核心的電極、芯片等都是自研），術后患者恢復良好，兩日后順利進入臨床試驗。

通過累計19.87小時的Center-out、WebGrid等經(jīng)典范式訓練，受試者實現(xiàn)了對經(jīng)典游戲《吃豆人》《坦克大戰(zhàn)》和大型復雜游戲《王者榮耀》《黑神話：悟空》的精準腦控操作。

不僅如此，基于腦虎科技自主研發(fā)的XessOS腦機操作系統(tǒng)，受試者可通過意念流暢地上網(wǎng)和操作各種App（嗶哩嗶哩、小紅書等）、控制智能輪椅和智能家居設備（燈光、窗簾等），顯著提升運動功能障礙群體的自主生活能力。

據(jù)介紹，此次患者能夠實現(xiàn)對復雜游戲的精準腦控，主要得益于腦虎團隊基于256通道柔性腦機接口，通過采集局部場電位信號（LFP），將其與屏幕光標運動軌跡實時映射，形成視覺反饋閉環(huán)控制機制，進而通過XessOS腦機操作系統(tǒng)實現(xiàn)對外部設備的精準操控。

在訓練過程中，團隊采用經(jīng)典的Center-out實驗范式校準解碼模型：通過位置—速度卡爾曼濾波算法，將256通道皮層腦電信號實時解碼為光標速度指令，使受試者快速掌握閉環(huán)神經(jīng)光標的控制能力。

為進一步強化腦控能力，團隊又引入了WebGrid范式，要求受試者通過運動想象將光標移動至指定目標方格。通過逐步增加網(wǎng)格復雜度，受試者的腦電控制能力持續(xù)優(yōu)化。

經(jīng)過累計近20小時的訓練，受試者在增強型用戶界面下光標腦控性能達4.07比特/秒——這一性能已接近馬斯克Neuralink首個受試者Noland經(jīng)過60小時訓練后，在增強型用戶界面下的性能。

值得一提的是，整個臨床試驗過程，受試者狀態(tài)良好，全程表現(xiàn)優(yōu)異。試驗結束后，華山醫(yī)院醫(yī)生團隊借助腦虎科技自研的256通道柔性腦機接口精準定位癲癇病灶，成功實施病灶切除手術，使受試者運動功能區(qū)得以完整保護，恢復后的受試者未遺留任何功能障礙。

對此，腦虎科技CEO彭雷對受試者表示：“你是中國第一個實現(xiàn)百分之百腦控鼠標的年輕人?！?/p>

資料顯示，上海腦虎科技有限公司成立于2021年10月，是一家以柔性腦機接口去保護和探索大腦的生命科技公司?；谌嵝噪姌O系統(tǒng)方案的三大發(fā)展方向，上海腦虎科技就自主開發(fā)可臨床大面積推廣的高通量、低創(chuàng)傷、可長期在體的柔性腦機接口核心技術和包括電極、芯片、材料、封裝、植入一體化微系統(tǒng)整體解決方案。