封面新聞記者邊雪
新年伊始，腦機(jī)接口領(lǐng)域傳來了重磅消息。
“2025新年快樂”。在上海華山醫(yī)院，一位腦神經(jīng)患者腦海中的語言，被電腦成功解碼并發(fā)出指令，機(jī)械手還做出比心的動作，送出了世界上第一段由意念完成的新年祝福。
近日，封面新聞記者從國內(nèi)侵入式腦機(jī)接口公司上海腦虎科技有限公司（下稱“腦虎科技”）獲悉，其與復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)外科密切合作，并在天橋腦科學(xué)研究院等的支持下，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，先后開展高精度實(shí)時(shí)運(yùn)動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“意念對話”。
此外，得益于高通量、高質(zhì)量、跨腦區(qū)大規(guī)模腦電數(shù)據(jù)高效采集和實(shí)時(shí)分析，術(shù)中幾分鐘即可精準(zhǔn)定位相關(guān)腦功能區(qū)，手術(shù)后兩天即可開展運(yùn)動、語言解碼試驗(yàn)，兩周內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)“腦控”智能設(shè)備和“意念對話”。這一突破性進(jìn)展不僅涵蓋了實(shí)時(shí)運(yùn)動解碼，更在實(shí)時(shí)漢語解碼方面取得了前所未有的突破，標(biāo)志著中國在腦機(jī)接口領(lǐng)域達(dá)到了界領(lǐng)先水平。
腦虎創(chuàng)始人、TCCI研究員陶虎與受試者以及意念操控的靈巧手比心合影送祝福(受訪者供圖)
“腦控”上網(wǎng)
開啟人機(jī)交互新紀(jì)元
HighGamma頻段（70-150Hz）是腦電信號中的一個(gè)高頻段，通常與大腦的復(fù)雜認(rèn)知功能和神經(jīng)活動同步有關(guān)。它能提供大腦活動的詳細(xì)信息，尤其運(yùn)動和感知信息。在植入式腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)中，提取該頻段的信號有助于更加精準(zhǔn)地解碼大腦意圖，實(shí)現(xiàn)意念合成運(yùn)動。
2024年8月，腦虎科技聯(lián)合華山醫(yī)院神經(jīng)外科毛穎/陳亮教授團(tuán)隊(duì)順利完成意念合成運(yùn)動臨床試驗(yàn)。受試者為21歲運(yùn)動區(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)動相關(guān)的重要腦功能區(qū)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對其腦電信號的HighGamma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。得益于256導(dǎo)高通量、高質(zhì)量、高分辨腦電信號和自主開發(fā)的通道篩選算法，可快速精準(zhǔn)確定響應(yīng)腦區(qū)，進(jìn)行實(shí)時(shí)高效精準(zhǔn)解碼。受試者無需動手操作，術(shù)后兩天內(nèi)便可實(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)合腦機(jī)操作系統(tǒng)XessOS，受試者可以熟練使用微信、郵箱、淘寶、小紅書、今日頭條等常用APP，以及實(shí)現(xiàn)智能家居和智能輪椅的“腦控”，大大滿足了運(yùn)動障礙患者日常生活所需的基本行動能力。
腦機(jī)接口是在大腦與外部設(shè)備之間創(chuàng)建信息通道，實(shí)現(xiàn)兩者之間直接信息交互的新型交叉技術(shù)。南開大學(xué)人工智能學(xué)院教授、天津市介入腦機(jī)與智能康復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任段峰告訴封面新聞記者，介入式腦機(jī)接口在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊�！耙环矫�，可以輔助腦卒中、漸凍癥這類行動不便的患者通過大腦運(yùn)動皮層的腦電信號控制外圍設(shè)備，提升生活質(zhì)量；一方面，還可能通過實(shí)時(shí)監(jiān)測攜帶者的情緒信號，及時(shí)緩釋儲存于傳感器支架上的藥物，幫助抑郁癥、躁郁癥等精神疾病患者控制不定時(shí)發(fā)作的沖動情緒�！�
國際首次實(shí)現(xiàn)“意念”對話AI大模型
填補(bǔ)多項(xiàng)國內(nèi)外空白
漢語是一種以單音節(jié)為主的聲調(diào)語言和圖形語言，不同于英語等字母語言，其產(chǎn)生過程中的信息轉(zhuǎn)換涉及更多腦區(qū)，需要研發(fā)針對漢語特征的神經(jīng)編解碼機(jī)制和信息處理手段。
實(shí)時(shí)意念操控XessOS系統(tǒng)。（受訪者供圖）
四川省腦科學(xué)與類腦智能研究院院長堯德中告訴封面新聞記者，有了對機(jī)制的理解，腦機(jī)接口才能有的放矢、才能夠做得好。“我們現(xiàn)在認(rèn)為大腦里的神經(jīng)元組成了一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)，有著錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系。如果我們能明白網(wǎng)絡(luò)里的哪個(gè)節(jié)點(diǎn)、哪條線路出了問題，就可以想辦法去校正�！�
2024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)。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)。
病人術(shù)后恢復(fù)良好，五天后即可實(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。
基于實(shí)時(shí)漢語解碼，受試者不僅實(shí)現(xiàn)了意念實(shí)時(shí)合成漢語、驅(qū)動數(shù)字分身以及對話AI大模型等高級功能，還能將人的腦電解碼成語言進(jìn)而轉(zhuǎn)化成指令實(shí)時(shí)操控靈巧手實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。
這一成果不僅為失語患者帶來了重塑語言功能的希望，更為實(shí)現(xiàn)人腦與AI大模型的直接交互，甚至思維交流開辟了新的可能。
值得一提的是，新年來臨之際，受試者還通過意念合成語言指令操作靈巧手，為大家送上“二零二五新年快樂”手語祝福。
獲新突破后
腦機(jī)接口行業(yè)迎來發(fā)展期？
我國“十四五”規(guī)劃將腦科學(xué)和腦機(jī)接口列為國家戰(zhàn)略性前沿科技研究方向，隨著腦機(jī)接口技術(shù)不斷實(shí)現(xiàn)突破，業(yè)界專家在接受封面新聞記者采訪時(shí)，也達(dá)成了一個(gè)共識：腦機(jī)接口技術(shù)的快速發(fā)展將率先在醫(yī)療健康領(lǐng)域帶來深遠(yuǎn)影響。
“我們現(xiàn)在做研究，是希望能做點(diǎn)造福人類的東西�，F(xiàn)在有很多精神的疾病，比如認(rèn)知退化、阿爾茨海默病、抑郁癥、焦慮癥、癲癇等。我們團(tuán)隊(duì)正在做的腦科學(xué)研究，就是希望能搞清楚這些疾病的原理，明確機(jī)制在哪個(gè)地方，希望‘無創(chuàng)’腦機(jī)接口以后能夠在這方面有所助益�！眻虻轮懈嬖V封面新聞記者。
腦機(jī)接口行業(yè)正吸引著越來越多的政策扶持和資本關(guān)注。
2024年行業(yè)利好政策頻發(fā)。12月，上海市人民政府辦公廳發(fā)布《上海市發(fā)展醫(yī)學(xué)人工智能工作方案（20252027年）》，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。9月，廣東省人民政府印發(fā)《關(guān)于加快培育發(fā)展未來產(chǎn)業(yè)的行動方案》提到，加快合成生物、AI+生物醫(yī)藥、細(xì)胞和基因治療、腦科學(xué)與腦機(jī)接口、類器官等技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)化，推動生物技術(shù)和信息技術(shù)融合發(fā)展。當(dāng)年1月，工信部等七部門發(fā)布《關(guān)于推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見》，將腦機(jī)接口列為十大創(chuàng)新標(biāo)志性產(chǎn)品。
封面新聞記者注意到，當(dāng)前，侵入式腦機(jī)臨床研究進(jìn)展加快，但仍以實(shí)驗(yàn)室研究為主；非侵入式腦機(jī)安全性高、應(yīng)用廣泛，有望率先大規(guī)模落地，但工程化能力有待提升。據(jù)媒體報(bào)道，腦機(jī)接口市場潛力巨大，僅醫(yī)療類市場規(guī)模預(yù)計(jì)在2030年和2040年將分別達(dá)到400億美元和1450億美元，我國腦機(jī)接口行業(yè)綜合市場規(guī)模到2040年有望超1200億元。
