脑机接口全球竞速：中国未来两年或完成几十例临床试验

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21世纪经济报道记者白杨 北京报道

8月22日，马斯克创办的Neuralink公司对外分享了其第二例脑机接口植入患者的最新情况。

今年7月，因一次事故而丧失行动能力的Alex，成为全球第二位植入Neuralink脑机芯片的患者。据Neuralink透露，Alex在使用Neuralink脑机芯片的第二天，就可以操作CAD制图软件，同时还能玩CS这类第一人称射击游戏。

而仅隔三天，在8月25日举办的2024腾讯青少年科学小会上，清华大学医学院教授洪波也分享了其团队和天坛医院合作的第二例脑机接口手术患者的最新情况。

洪波透露，第二例患者小白是高位截瘫，在去年12月进行微创脑机接口手术之后，他学会了用脑信号来控制电脑光标，操控轮椅等，其受损的脊髓神经网络也正在逐渐恢复。并且8月2日经过实际场景验证，小白的微创脑机接口在飞机上也能正常使用。

当天，小白也现身会场。他借助微创脑机接口，独立脑控控制轮椅绕过障碍物，成功到达了舞台中央。

过去几年，随着神经科学和生物医学的快速发展，人们对大脑功能和结构的理解日益深入，这也推动脑机接口技术开始走向临床试验。而得益于这一新技术，像Alex和小白这样的脊髓损伤患者，也有望获得全新的生活方式。

不同的技术路径

目前，脑机接口（Brain-Computer Interface, BCI）可分为三种技术路径，分别是侵入式、半侵入式和非侵入式。

Neuralink公司选择的是侵入式，即把电极插入到大脑皮层里面，然后再采集神经细胞放电；而洪波教授团队采用的半入侵式，是不把电极插到大脑皮层里，而是放到大脑的硬膜外，不直接接触神经细胞。

洪波在接受21世纪经济报道记者采访时表示，侵入式和半侵入式的脑机接口，可以应用于医疗临床场景，而非侵入式更多应用于可穿戴设备，面向游戏、人机互动等场景。

原因在于，人类脑电波的信号强度自内而外逐渐衰减，非侵入式意味着要隔着头皮采集脑信号，加上头发和皮肤的影响，因此信号会非常弱且不稳定。“在这个方向上，最期待的是材料方面的突破，如果未来有材料能够很稳定的采集头皮的脑电波信号，这个技术会有大大的进展。”洪波表示。

事实上，半侵入式与侵入式相比，也存在信号强弱的差异，但二者各有利弊。侵入式的信号虽然更清晰，可它带来的创伤性风险也更大，而半侵入式则是在清晰的信号和创伤之间找到了平衡。

均已开始临床试验

2023年10月，因车祸已经瘫痪15年的老杨，在北京宣武医院进行了脑机接口手术，大脑中植入了由洪波教授团队和博睿康科技共同研发的“无线微创植入脑机接口NEO”设备。他也由此成为全球首个接受无线微创植入脑机接口手术的人。

在接受完手术的第10天，老杨就出院回家。而在经过一个多月的训练后，老杨的右手在手部外骨骼的帮助下，已经可以抓起矿泉水瓶自主喝水。

在老杨进行手术的三个月后（2024年1月），Neuralink公司完成其首例患者的脑机接口临床植入。这位患者叫作Noland，他在八年前因为潜水事故而导致瘫痪。手术两个月后，Noland已经可以借助脑机接口玩游戏。

不过，据Neuralink披露，Noland在手术几周后，他大脑中的一些电极发生了脱落，这影响了信息传输速率。

洪波告诉记者，这是侵入式脑机接口现阶段会大概率发生的事情。“大脑的神经细胞其实跟嫩豆腐一样，金属丝插进去以后，信号一开始很好，但是头部发生运动时，这些金属丝也会跟着动，一旦脱落就无法再采集神经信号”。

在第二例患者身上，Neuralink针对电极脱落的情况做了调整，比如尽量减少电极和大脑之间的间隙以及加深电极的植入深度。目前来看，这些改进起到了一些作用，但仍然无法阻止有效电极的减少。

“这是个难题，未来肯定会有办法，但现在不可能那么快解决。”洪波表示，“我们的方案（半侵入式）相对来说比较保守，但也比较安全。虽然信号不如全侵入式，但它可以长期稳定使用。目前我们的两个患者，信号采集甚至不减反增，原因是他们经过不断训练，已经可以调动起更多的脑细胞”。

未来需要脑科学支撑

不过从技术迭代的角度来看，侵入式和半侵入式脑机接口会从两个不同方向相向而行。

洪波称，“一开始，我们选择半侵入式，是因为这个技术路线比较稳妥、监管风险系数也比较低。未来如果验证了这个体系的安全性，我们也会加大宽带通量，那这就很接近侵入式脑机接口的技术了”。

但现阶段，脑机接口仍处于发展早期，各项技术还需要进行验证。对洪波的团队而言，他们接下来提高脑电波信号采集能力的核心手段就是提高电极数量，扩大无线通信带宽。据洪波介绍，小白目前植入的设备只用了8个电极，而在下个版本中，电极数量将增至64个。

谈及未来，洪波认为，脑机接口的发展需要脑科学的支撑。“脑科学的进步，可以让我们对脑信号的理解越来越深入，这样对脑信号的翻译也会越来越好。但我们现在用的所有解读大脑信号的脑科学发现，都不是中国人做出来的，所以希望有更多人可以去做脑科学的基础研究，这会是未来脑机接口和人工智能取得重大突破的关键点”。

尽管仍面临诸多技术挑战，但这些无法阻挡脑机接口的加速到来。日前，马斯克曾在社交平台上表示，如果一切顺利，几年内将会有数百人拥有Neuralink，5年内可能有数万人，10年内则数以百万计。但实际上，Neuralink能服务多少患者仍取决于美国监管部门的批准速度。在今年，马斯克希望能够完成10例手术。

而国内对这类临床试验的监管则更加严格。洪波告诉记者，根据监管要求，他们希望在未来两年时间内，能够完成大规模临床试验，患者数量能够达到几十例。而未来，该产品如果能够获批成为国家第三类有源植入医疗器械，那它就可以面向市场得到更广泛的应用。临床医生也可以通过研究者发起的临床试验，拓展适应症，使之成为更加通用的半侵入式脑机接口。

“在国内，脊髓损伤患者大概有三、四百万，癫痫等其他可能受益的脑疾病患者更多。如果说脑机接口技术可以造福人类，那最需要帮助的就是这些患者。我们希望这些新技术能够让他们看到生活的希望”。洪波说。

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