腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展多年后，更多實(shí)際的案例和臨床試驗(yàn)開始加速面世。
1月2日，界面新聞獲悉，腦機(jī)接口公司上海腦虎科技有限公司（下稱“腦虎科技”）對(duì)外公布，在和復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)外科密切合作，以及天橋腦科學(xué)研究院等的支持下，團(tuán)隊(duì)取得了人體臨床試驗(yàn)突破性進(jìn)展�；谌灾餮邪l(fā)的256導(dǎo)高通量植入式柔性腦機(jī)接口，團(tuán)隊(duì)先后開展高精度實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)解碼和語言解碼臨床試驗(yàn)研究，成功實(shí)現(xiàn)了“腦控”智能設(shè)備和“意念對(duì)話”。
來自上海的腦虎科技也因此成為行業(yè)內(nèi)唯一同時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)解碼和實(shí)時(shí)漢語解碼的侵入式腦機(jī)接口企業(yè)目前，馬斯克創(chuàng)辦的Neuralink實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)解碼。
腦虎科技成立于2021年11月，和Neuralink同樣走侵入式腦機(jī)接口路線。今年12月，腦虎科技聯(lián)合華山醫(yī)院神經(jīng)外科吳勁松教授團(tuán)隊(duì)，開展國內(nèi)首例高通量植入式柔性腦機(jī)接口實(shí)時(shí)合成漢語言臨床試驗(yàn)。
不同于英語等字母語言，漢語是一種以單音節(jié)為主的聲調(diào)語言和圖形語言，信息轉(zhuǎn)換涉及更多腦區(qū)，需要研發(fā)針對(duì)漢語特征的神經(jīng)編解碼機(jī)制和信息處理手段，轉(zhuǎn)換難度也較高。因此，上述項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在語言區(qū)占位腫瘤癲癇患者上進(jìn)行了柔性腦機(jī)接口植入手術(shù)，通過植入256導(dǎo)高通量腦機(jī)接口，幫助其定位病灶并保護(hù)語言相關(guān)的重要腦功能區(qū)。
據(jù)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)介紹，病人術(shù)后恢復(fù)良好，五天后實(shí)現(xiàn)142個(gè)常用漢語音節(jié)下71%的解碼準(zhǔn)確率，并且單字解碼時(shí)延小于100ms，是目前國內(nèi)實(shí)時(shí)漢語言解碼的最高水平。此次試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)將患者的意念合成語言，然后語言轉(zhuǎn)化成相關(guān)指令，此外，受試者還可以做到意念控制機(jī)械臂、對(duì)話AI大模型以及數(shù)字分身等。
而這項(xiàng)臨床試驗(yàn)的最大意義在于，失語患者有望重建語言功能。
實(shí)時(shí)漢語言解碼
更早之前，腦虎科技在今年8月聯(lián)合華山醫(yī)院神經(jīng)外科毛穎/陳亮教授團(tuán)隊(duì)，順利完成了意念合成運(yùn)動(dòng)臨床試驗(yàn)。
所謂意念合成運(yùn)動(dòng)，指的是通過“腦控”智能設(shè)備，幫助運(yùn)動(dòng)障礙患者重建運(yùn)動(dòng)功能。研究團(tuán)隊(duì)告訴界面新聞，High Gamma頻段（70-150Hz）是腦電信號(hào)中的一個(gè)高頻段，通常與大腦的復(fù)雜認(rèn)知功能和神經(jīng)活動(dòng)同步有關(guān)，能提供大腦活動(dòng)的詳細(xì)信息，尤其是運(yùn)動(dòng)和感知信息。而在植入式腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)中，提取該頻段的信號(hào)有助于更加精準(zhǔn)地解碼大腦意圖，實(shí)現(xiàn)意念合成運(yùn)動(dòng)。
在這次臨床試驗(yàn)中，受試者為21歲運(yùn)動(dòng)區(qū)占位的癲癇患者。通過手術(shù)植入256導(dǎo)高通量柔性腦機(jī)接口監(jiān)測病灶并保護(hù)運(yùn)動(dòng)相關(guān)的重要腦功能區(qū)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)其腦電信號(hào)的High Gamma頻段進(jìn)行腦電特征提取和模型訓(xùn)練，利用LSTM（長短期記憶）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行連續(xù)時(shí)間解碼，整體系統(tǒng)延遲小于60ms。
試驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)在術(shù)中幾分鐘就可以快速精準(zhǔn)確定響應(yīng)腦區(qū)，而病人在手術(shù)完成兩天后開展了運(yùn)動(dòng)/語言解碼試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)“腦控”玩乒乓球和貪吃蛇游戲。經(jīng)過兩周的訓(xùn)練，結(jié)合腦虎科技自主開發(fā)的腦機(jī)操作系統(tǒng)XessOS，受試者已經(jīng)可以熟練使用微信、郵箱、淘寶、小紅書、今日頭條等常用APP，還可以實(shí)現(xiàn)智能家居和智能輪椅的“腦控”，滿足了運(yùn)動(dòng)障礙患者日常生活所需的基本行動(dòng)能力。
受試者實(shí)時(shí)意念操控XessOS系統(tǒng)
不過，目前，植入腦機(jī)接口的受試者還需戴著頭套、拖著“辮子”（電源線和數(shù)據(jù)線），以連接腦機(jī)接口和數(shù)據(jù)處理設(shè)備。腦虎科技創(chuàng)始人、天橋腦科學(xué)研究院研究員陶虎稱，2025年公司推出的下一代設(shè)備將去掉“辮子”，實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸和充電。“這次的臨床試驗(yàn)屬于一個(gè)月左右的短期在體試驗(yàn)，用于技術(shù)驗(yàn)證，明年我們將繼續(xù)與華山醫(yī)院合作，逐步開展長期在體的臨床試驗(yàn)。”陶虎透露，計(jì)劃用三年完成三類醫(yī)療器械的多臨床注冊。
2016年，馬斯克創(chuàng)立腦機(jī)接口公司Neuralink。腦虎科技對(duì)標(biāo)Neuralink，同時(shí)也在努力趕超后者今年11月，Neuralink獲批在加拿大啟動(dòng)臨床試驗(yàn)。值得一提的是，腦機(jī)接口領(lǐng)域還有一些公司選擇非侵入式或半侵入式路線。關(guān)于方向的選擇，陶虎曾告訴界面新聞，非侵入式腦機(jī)接口方式有一定優(yōu)勢，但應(yīng)用場景和技術(shù)天花板相對(duì)有限。2022年1月，公司完成天使輪及Pre-A輪融資，同年12月完成數(shù)億元人民幣A輪融資。
在Neuralink引發(fā)關(guān)注后的幾年里，國內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)一些研究腦機(jī)接口的公司或團(tuán)隊(duì)，但采用的路線不一。而在近兩年，產(chǎn)業(yè)內(nèi)公司的研究成果都開始加速落地，更多試驗(yàn)成效開始被關(guān)注。最近，在江蘇省人民醫(yī)院（南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院、江蘇省婦幼保健院）康復(fù)醫(yī)學(xué)中心腦功能實(shí)驗(yàn)室，腦出血患者陳女士通過“腦機(jī)接口”技術(shù)，用“機(jī)械手”實(shí)現(xiàn)了由大腦控制的“意念”喝水。
這些成果的密集呈現(xiàn)，一方面是因?yàn)榧夹g(shù)的成熟，另一方面也得益于政策的推動(dòng)。
根據(jù)工信部發(fā)布的《新產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)航工程實(shí)施方案（20232035年）》，腦機(jī)接口作為未來產(chǎn)業(yè)代表之一，是標(biāo)準(zhǔn)化工作的重點(diǎn)方向。就上海而言，今年12月24日，上海市人民政府辦公廳印發(fā)《上海市發(fā)展醫(yī)學(xué)人工智能工作方案（20252027年）》，其中提出：圍繞人工智能認(rèn)知智能、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等前沿領(lǐng)域加大研究布局，支持在腦科學(xué)與腦機(jī)接口、計(jì)算生物學(xué)等醫(yī)學(xué)前沿領(lǐng)域的創(chuàng)新探索。
此次腦虎科技披露的突破性進(jìn)展，也受益于上海創(chuàng)新生態(tài)和來自政府、醫(yī)院、機(jī)構(gòu)等方面的多元投入。據(jù)界面新聞了解，相關(guān)工作得到天橋腦科學(xué)研究院（TCCI）的支持，并獲得國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、上海市科委戰(zhàn)略前沿腦機(jī)接口專項(xiàng)項(xiàng)目、上海市經(jīng)信委促進(jìn)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展專項(xiàng)先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展項(xiàng)目、上海市戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)等項(xiàng)目，以及上海市腦機(jī)接口重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)腦機(jī)接口與交互分會(huì)、上海市未來產(chǎn)業(yè)腦機(jī)接口專委會(huì)等機(jī)構(gòu)的支持。
