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病患用意念操控輪椅在小區(qū)遛彎、指揮機器狗作為“身體延伸”取回外賣，盲人看見色彩，失眠者戴著新設(shè)備安然入睡……在科技與生命交織的疆域前沿，腦機接口正以其革命性的潛力，從實驗室的精密儀器走向患者真實的生活場景。

記者從12月17日中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（以下簡稱腦智卓越中心）召開的侵入式腦機接口臨床試驗生活場景應(yīng)用進展新聞發(fā)布會獲悉，該中心趙鄭拓、李雪團隊今年已完成三例侵入式腦機接口臨床試驗。這標志著我國在侵入式腦機接口技術(shù)方面成為繼美國后，全球第二個進入臨床試驗階段的國家。

從“二維交互”到“三維生命拓展”全方位突破

在團隊開展的第一例侵入式腦機接口臨床試驗中，受試者的控制對象是電腦、平板；而在第二例中，應(yīng)用場景已從二維的電子屏幕拓展至三維的物理外設(shè)，智能輪椅和機器狗成為新的控制對象。

但這樣的跨越，不僅需要解碼“向左”“向右”的簡單意圖，更需實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定、低延遲的精準控制，以應(yīng)對真實環(huán)境中復(fù)雜的路面狀況和交互任務(wù)。為此，團隊開展技術(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)了多項突破。

“我們開發(fā)了高壓縮比、高保真的神經(jīng)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，并創(chuàng)新性地融合了多種數(shù)據(jù)壓縮方式?！壁w鄭拓研究員介紹，這套混合解碼模型，即便在神經(jīng)信號相對嘈雜的環(huán)境中，也能高效提取有效信息，將腦控性能整體提升15%—20%。

家庭、社區(qū)等真實環(huán)境充滿聲、光、電磁等各類噪聲，受試者自身的生理、心理狀態(tài)也會波動。為此，團隊引入了“神經(jīng)流形對齊技術(shù)”，其核心是從高維、多變的神經(jīng)信號中，提取出代表核心意圖的、穩(wěn)定的低維特征，確保解碼器輸入端的魯棒性。

團隊研發(fā)的“在線重校準技術(shù)”，則使系統(tǒng)能在日常使用過程中，實時、無聲地微調(diào)解碼參數(shù)，從而使系統(tǒng)性能始終保持在高位。

最關(guān)鍵的是響應(yīng)速度。人體自然神經(jīng)環(huán)路的傳導(dǎo)延遲在200毫秒左右。而團隊通過自定義通信協(xié)議，將腦機接口系統(tǒng)從信號采集到指令下發(fā)至外設(shè)的端到端延遲，壓縮到了100毫秒以內(nèi)。這使得受試者的控制體驗更為流暢自然，意念與動作幾乎同步。

“隨著受試者對腦控外設(shè)的熟練使用，完成任務(wù)所激活的神經(jīng)元數(shù)量會逐漸減少，但單個神經(jīng)元的調(diào)控效率和貢獻度提升，會讓認知負擔(dān)大幅降低?！壁w鄭拓介紹，該名受試者如今僅需花費很少的“腦力”就能控制輪椅等設(shè)備，達到了將外設(shè)內(nèi)化為“身體一部分”的境界。

另據(jù)了解，團隊第三例侵入式腦機接口臨床試驗已順利完成。正是基于臨床試驗的成功驗證與數(shù)據(jù)積累，團隊開發(fā)了第一代高通量無線侵入式腦機接口系統(tǒng)（WRS01）的“升級版”（WRS02），后者在多個維度實現(xiàn)跨越式升級，通道數(shù)提升至256。WRS02的首例前瞻性臨床試驗即將于近期開展。

與外部生態(tài)協(xié)同加速產(chǎn)業(yè)化

記者了解到，WRS01目前已進入中國國家藥品監(jiān)督管理局（NMPA）創(chuàng)新醫(yī)療器械審評的“創(chuàng)新綠色通道”。這是國內(nèi)首個進入該“綠色通道”的侵入式腦機接口產(chǎn)品，標志著中國在這一前沿科技領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化進程邁出了從臨床驗證到市場準入的關(guān)鍵一步。

據(jù)悉，進入“創(chuàng)新綠色通道”，意味著WRS01必須跨越多學(xué)科技術(shù)壁壘，并滿足監(jiān)管機構(gòu)對整套系統(tǒng)的安全性、有效性和可靠性的極高要求。

趙鄭拓介紹，團隊耗時10年開發(fā)的超柔性電極技術(shù)是WRS01實現(xiàn)應(yīng)用效果和保障使用安全的基礎(chǔ)?！拔覀兊碾姌O是目前全球最小尺寸的神經(jīng)電極，約為發(fā)絲直徑的1/100。電極彎曲時產(chǎn)生的作用力，與兩個細胞間的相互作用力差不多，這使它能與腦組織兼容，減少免疫反應(yīng)?！彼f。

從上游的電極、芯片、算法等，到中游的系統(tǒng)集成與測試以及整機解決方案，再到下游于醫(yī)療健康領(lǐng)域落地應(yīng)用，侵入式腦機接口的產(chǎn)業(yè)鏈非常長。每一環(huán)都需扎實，才能支撐起規(guī)模化應(yīng)用?！爸袊l(fā)達的供應(yīng)鏈，給予了我們極大的支持?！崩钛┭芯繂T說。

腦機接口的價值實現(xiàn)，離不開外部智能設(shè)備的發(fā)展。趙鄭拓表示，與外部智能生態(tài)的協(xié)同，是腦機接口技術(shù)產(chǎn)業(yè)化落地的關(guān)鍵之一。隨著電動輪椅、機器狗、人形機器人等智能外設(shè)的成熟與普及，腦機接口的“意念控制”有了更多用武之地。團隊以開放的心態(tài)主動與各類智能設(shè)備、應(yīng)用平臺等合作，共同定義控制協(xié)議和應(yīng)用場景，加速推動新品臨床轉(zhuǎn)化與應(yīng)用驗證，讓腦機接口技術(shù)真正走向臨床應(yīng)用。

值得一提的是，團隊敏銳地抓住了“再就業(yè)”這一更深層次的社會需求，與地方殘聯(lián)的“科技助殘”項目合作，讓第二例受試者找到了線上數(shù)據(jù)標注工作，重新成為社會價值的創(chuàng)造者。

要在人才培育上有所創(chuàng)新

腦機接口作為我國重點發(fā)展的未來產(chǎn)業(yè)，正加速從實驗室向產(chǎn)業(yè)化邁進。數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計到2027年，我國腦機接口市場規(guī)模將達到55.8億元。但專業(yè)人才稀缺正制約著這一新興產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展。

腦機接口橫跨生物醫(yī)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、計算機等多個學(xué)科，對交叉型人才需求迫切。業(yè)內(nèi)人士表示，當(dāng)前高校培養(yǎng)體系尚未完全適配腦機接口產(chǎn)業(yè)需求，傳統(tǒng)學(xué)科劃分導(dǎo)致跨學(xué)科知識體系割裂，且高校教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)技術(shù)需求脫節(jié)，缺乏產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人機制支撐，“亟須加大自主化培養(yǎng)這一領(lǐng)域的多元化復(fù)合型人才的力度，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供原動力”。

“當(dāng)前，國內(nèi)腦機接口的主要思路和技術(shù)源頭，還是來自國外的，尚未顯示出獨特的、創(chuàng)新性的發(fā)展。”中國科學(xué)院院士、腦智卓越中心學(xué)術(shù)主任蒲慕明指出，關(guān)鍵原因在于，我國科研界在腦機接口領(lǐng)域“沒有真正鼓勵創(chuàng)新人才”。

蒲慕明橫向?qū)Ρ攘税Ｂ　ゑR斯克的腦機接口公司Neuralink，后者將很多研究所的研究組長吸納到企業(yè)組成龐大的團隊，在一個體系內(nèi)將所有的要素串聯(lián)起來，迭代開發(fā)的效率大大提升。

“中國腦機接口要真正發(fā)展，一定要在人才培育上有所創(chuàng)新?！逼涯矫鹘ㄗh，設(shè)立青年研究基金，資助有實力的博士后或博士生，讓他們早早得到支持能去鉆研關(guān)鍵問題。

此外，腦機接口還面臨倫理規(guī)范和標準問題?！澳壳斑@個領(lǐng)域的很多臨床標準、醫(yī)療器械功能、產(chǎn)品定義等的標準是缺失的，希望相關(guān)標準或指導(dǎo)性原則盡快出臺規(guī)范這個行業(yè)，同時制定好倫理的底線，也有利于技術(shù)大步前進，讓行業(yè)更健康更快速地發(fā)展。”趙鄭拓說。

12月15日，NMPA簽發(fā)了一款侵入式腦機接口產(chǎn)品用于治療成癮類精神疾病的三類產(chǎn)品注冊證。隨著北京、上海、南京等地相繼出臺產(chǎn)業(yè)培育方案，中國的腦機接口產(chǎn)業(yè)正在政策與資本的雙重助推下加速前行。從實驗室走向真實世界，從治療成癮到重建運動功能和社會角色，腦機接口正在打開一扇通往未來的大門。