腦機接口技術，作為腦科學發(fā)展中的一項重要突破，已成為大科學領域的第四個重要分支。這項技術不僅是人類腦機化的關鍵工具，也為科學研究貢獻了獨特的視角，特別是在工業(yè)界的應用中更顯其價值。腦機接口系統(tǒng)本身極其復雜，它是一個多學科交叉的領域，融合了醫(yī)療器械、芯片、材料、算法、機器人、醫(yī)學、倫理、神經(jīng)科學和心理學等多個領域，目標是在最大程度地利用腦機接口的同時，最小限度地損傷大腦。

從行業(yè)發(fā)展的角度來看，2021年被認為是腦機接口產(chǎn)業(yè)化的轉折點。在此之前，這個領域主要是由學術研究驅動，每兩到三年就會出現(xiàn)一篇高影響力的學術論文，如《自然》雜志的封面文章，這些都是全球領域內(nèi)大科學家的開創(chuàng)性工作。然而，隨著馬斯克的公司在21年之后快速發(fā)展，包括動物實驗的進展，腦機接口領域開始從學術研究轉向產(chǎn)業(yè)化。自21年以來，隨著一系列產(chǎn)業(yè)化公司的興起，這個領域的發(fā)展開始加速，標志著腦機接口產(chǎn)業(yè)化的啟動年份。這種轉變反映了對整個行業(yè)發(fā)展的深刻判斷。

2023年12月21日，在由芯原股份主辦的第二屆南渡江智慧醫(yī)療與康復產(chǎn)業(yè)高峰論壇上，上海腦虎科技有限公司創(chuàng)始人、CEO彭雷進行了《腦機接口——讓大腦連接未來》的演講分享。

柔性腦機接口的核心挑戰(zhàn)

目前市場上的侵入式腦機接口主要分為三個技術路線，經(jīng)過過去十年的發(fā)展，各自具有獨特的特點和應用領域。首先，硅基硬質電極系統(tǒng)能夠同時記錄96個通道，主要應用于臨床，需要開放手術進行植入。第二種是血管電極系統(tǒng)，能夠記錄16個通道。第三種是柔性電極，具有三維記錄1024個通道的能力，代表了這些技術路線中的最新進展。

硅基電極系統(tǒng)的技術路線自誕生以來已有十年歷史，目前全球范圍內(nèi)已有約50人接受了這種植入。在國內(nèi)，王躍明教授參與了其中一個案例的研究。而Neuralink公司的柔性深部電極技術通過手術機器人植入大腦，已經(jīng)獲得首次人體臨床試驗的批準。該公司曾在小豬身上進行實驗，通過解碼運動皮層來研究其運動信號和步態(tài)的關系，并于2021年在猴子身上進行植入實驗，成功讓猴子通過意念控制運動，甚至玩電子游戲。

對于柔性腦機接口的未來，彭雷認為它面臨的核心問題包括高通量、低創(chuàng)傷和長期穩(wěn)定性。目前技術路線的通道數(shù)從16到1000不等，通道數(shù)越多意味著能夠讀寫的神經(jīng)元數(shù)量越多。雖然我們不可能記錄下800億個神經(jīng)元的所有活動，但通道數(shù)的增加是必然的趨勢，腦機接口領域的發(fā)展類似于摩爾定律，預計每18個月可讀寫的神經(jīng)元數(shù)量將翻倍。此外，減少手術的創(chuàng)傷、實現(xiàn)更小的創(chuàng)口，甚至無需縫合，以及保證長期穩(wěn)定在體內(nèi)的功能，是這一領域需要長期解決的核心問題。

腦虎科技：推出腦機接口整體解決方案

彭雷，作為腦虎科技的聯(lián)合創(chuàng)始人之一，領導著這家專注于利用柔性腦機接口技術探索和保護大腦的生命科技公司。腦虎科技是由彭雷和陶虎博士（中科院上海微系統(tǒng)所副所長）創(chuàng)立的，體現(xiàn)了科學家與創(chuàng)業(yè)者的完美結合。公司成立于上海，成立時間僅兩年，已經(jīng)取得了顯著的進展。

腦虎科技的核心技術包括高通量、高密度、超柔性的電極，這些都是利用光科技的MEMS工藝制造的。在植入技術方面，腦虎科技正在探索獨創(chuàng)的技術路線，尤其是在深部電極的植入上，他們在實驗室中嘗試使用蠶絲蛋白這種深入鑲入性的材料來包裹柔性電極，以實現(xiàn)先硬后軟的植入方式，這種方式旨在減少對血管的損傷。

腦虎科技已經(jīng)向市場推出了工業(yè)化的整體解決方案。這包括電極、三類醫(yī)療器械級的植入體、能實現(xiàn)高通量采集的芯片，以及可以實現(xiàn)視覺引導下微視導入的外端手術機器人。腦虎科技不僅注重硬件的開發(fā)，還非常重視軟件的開發(fā)。目前，腦科學領域尚未形成面向全球的開放源代碼和數(shù)據(jù)算法平臺，而腦虎科技希望打造這樣一個平臺。

彭雷介紹了兩個代表性的實驗成果。第一個是在上海人工智能大會上首次公開的，他們使用自研的電極植入體和腦電算法平臺在兩歲的拉布拉多上進行實驗，成功解碼了運動區(qū)的腦電源區(qū)信號與步態(tài)的關系。第二個成果是在恒河猴上的實驗，通過訓練猴子打乒乓球，實現(xiàn)了對其運動信號的精準解碼。

腦虎科技還在華山進行了漢語語調解碼的臨床實驗，是首次將電極植入人腦并采集單個神經(jīng)元的信號。

結語

“在今年2月份，腦虎科技第一次將電極植入人腦，并采集到單個神經(jīng)元的信號，這一研究也獲得人工智能大會的最高獎、MIT的獎勵，也是目前這個領域中獲得獎項估值最多的，融資也是融了3.3個億的人民幣現(xiàn)金，也是腦機接口領域融資最高的公司?！迸砝渍f到，“雖然腦虎科技目前只有兩年的時間，但我們也期待這套硬件、軟件、動物實驗的腦機接口這套能力能夠賦能更多科學家和醫(yī)療機構，希望跟更多的小伙伴一起探索解開這個問題?！?