脑机接口赛道领跑者，阶梯医疗自研“全栈式脑机接口解决方案”

脑机接口因其蕴含的无限想象空间，已成全球科技前沿热点。

2023年5月，工信部总工程师赵志国在一场公开论坛中称“将把脑机接口作为培育未来产业发展的重要方向”，并表示国内已经形成覆盖基础层、技术层与应用层的脑机接口全产业链，医疗、教育、工业、娱乐等领域将率先应用落地。

曾经的“慢跑”赛道迎来了技术爆发期，各类新范式、新算法、新设备层出不穷，引得资本频频进场。无论是二级市场多家布局脑科学的上市企业迎来大涨，还是一级市场投融资交易活跃，背后都聚焦到一个点：脑机接口技术即将进入转化阶段，实现产业化。

在不断涌现的脑机接口企业中，有一家创新企业首次亮相便在极短的时间内，陆续获得了从天使轮到A轮的数亿元人民币融资，这就是上海阶梯医疗科技有限公司（以下简称：阶梯医疗）。

作为新一代侵入式脑机接口的开拓者，阶梯医疗凭什么被资本市场看好？公司如何面对侵入式脑机接口的安全性问题？又如何推动脑机接口技术的落地应用呢？

动脉网带着问题与阶梯医疗的联合创始人李雪博士展开对话。

比头发丝细200倍的

高通量超柔性微纳电极

“阶梯医疗的所有工作都建立在一套独创的理论模型之上，也就是倒金字塔模型”，李雪博士向动脉网介绍道，“倒金字塔模型一共分为四层，其中最底层是神经界面。”

倒金字塔模型

受访者供图

神经界面是记录或控制大脑神经元电生理活动的最核心器件，也被称为脑电极，主要分为侵入式、非侵入式和介入式三种。

其中，侵入式电极因其可以直接采集到最原始、最清晰的脑电信号而具有明显优势。而稳定性和高通量是高效神经界面的两大基本需求，也是目前技术的主要瓶颈所在。

首先，稳定性代表了长期的使用寿命以及可靠的性能。对此，阶梯医疗采用高分子聚合物作为基底材料，通过先进的微纳加工工艺，将电极尺寸降到细胞级别，实现了目前柔性最高且横截面积最小的植入式脑电极。

谈到阶梯医疗自研的HNE（Hyperflexible Neural Electrodes）超柔性微纳电极的安全性问题时，不可避免地与马斯克创办的Neuralink进行对比，后者与美国FDA就初步人体试验的问题持续了两年多的拉锯，直到今年才顺利获批。这期间Neuralink的8位创始人已有6位离开。

HNE超柔性微纳电极

受访者供图

据李雪博士介绍，HNE超柔性微纳电极的横截面积大约是Neuralink 的1/7到1/10，同时也小于单个神经元的胞体。

由于阶梯医疗的HNE超柔性微纳电极的尺寸极小，HNE的柔性（弯曲应力）比Neuralink的电极低两到三个数量级。弯曲HNE超柔性微纳电极所需的力约等于细胞之间相互作用力的大小。

因此，细胞难以“感知”到周围神经电极的存在，也几乎不会产生免疫瘢痕。并且该电极的双向灵敏度也提升至单个神经元级别，实现了神经元分辨率的精细化刺激调控。

其次，高通量意味着神经界面可以在更短时间内提取更大范围脑区的更多神经元信号，也意味着可以更加精确地解码高维度且复杂的神经信息，以及更高密度地通过电刺激对大脑写入信息。

对此，阶梯医疗增强了HNE超柔性微纳电极的采集性能，最高可实现2048通道同步信号采集。同时，公司自研的微型采集系统实现了对多个脑区的大范围神经信号的分布式测量，稳定测量信号的时长达300多天。

从脑机接口到国内首台

柔性电极植入手术机器人

随着探索脑机接口的创新企业的不断涌现，各类技术产品也逐渐走向落地应用，投资机构和市场也不再只满足于“尝鲜”，而是把期望和筹码压注在了更具商业化潜力和实力的企业身上。这也是为何阶梯医疗能快速获得两轮数亿元融资的重要原因。

侵入式脑机接口的植入手术所涉及的操作范围小，吻合难度大，除了对微型植入体本身尺寸、稳定性和安全性有极高要求外，对于手术操作者而言也挑战巨大。因此为了更加安全、高效地将电极植入大脑深处，阶梯医疗研发了国内首台柔性电极植入手术机器人——AUFEIS。

AUFEIS植入手术机器人系统

受访者供图

AUFEIS不仅能提高手术精度、缩短手术时间，还能提高手术质量和安全性，同时适用于科研和医疗两种应用场景。从中长期的角度来看，AUFEIS 的加入能加速推进阶梯医疗的动物试验和未来的人体试验，以及提高成功落地临床应用后的产品周转效率和普及度。

基于倒金字塔第二层的技术产品基础，阶梯医疗在第三层的脑科学医疗器械产品的布局上更加多样化，主要分为以下三步计划。

第一步是脑控功能性产品，如神经义肢、脑控鼠标键盘等；第二步是神经调控类产品，即对特定脑区进行疾病治疗的设备，如用于治疗帕金森的深脑刺激器、癫痫的预判和调控设备等；第三步是利用双向闭环植入式脑机接口来重建感知觉，例如人造视网膜、人工耳蜗。

HNE超柔性微纳电极

已在科研领域实现量产交付

在脑机接口科研市场，阶梯医疗自研的HNE超柔性微纳电极已经实现商业化，成为国内乃至国际上首款实现商用量产交付并完成大批量植入的高通量柔性电极。该电极的有效性和安全性在小鼠、大鼠和非人灵长类动物上均得到了验证，为脑神经科学领域的研究提供技术领先、性能稳定的神经界面工具，即在解决倒金字塔模型最底层的神经界面方面迈出了坚实的一步。

除了HNE超柔性微纳电极外，阶梯医疗搭建的全栈式神经电生理解决方案还包括StairPlex高通量神经信号采集系统和AUFEIS便携式植入设备。这是倒金字塔模型的第二层——利用工程化手段解决技术转化难题，也直接影响到倒金字塔的第三层——临床可及性。

2023年在医疗领域，阶梯医疗与临床医疗机构合作完成4项柔性电极-脑机接口植入手术，并成功采集到电信号，验证了柔性电极在术中使用的安全性与有效性。

同时，阶梯医疗的无线植入式脑部信号采集器也已成功完成了大动物实验，并取得了重要进展。实验成功地记录到单细胞级别的放电活动，也验证了整套系统在大动物实验应用上的安全性与有效性。

两位海归博士创始人

共同打造“开放阶梯”生态

最后，我们来到了倒金字塔模型的顶端——神经科学领域对脑机接口和脑的理解。“顶端”不仅引导着人类拓展对自身的认识和对科学前沿探索的深度与广度，还蕴藏着巨大的产业变革和发展潜力，已成为推动第四次工业革命走向深入的重要力量。

如今脑机接口前沿探索正加速深入，行业内外都对其有了更急迫的期待。因此为了“与行业共同发展，推动人类进步和技术演化，成为大浪淘沙后真正屹立不倒的企业”，阶梯医疗提出了“开放阶梯”（OPENSTAIRS）生态。

“开放阶梯”将基础科学研究、产品技术开发以及临床应用高度整合，为更广泛的产品和应用提供基础设施。以开放的态度跟众多神经科学和脑机接口领域的专家、研究者、企业家以及各类专业人才等一起携手合作，共创行业未来。

李雪博士向动脉网介绍道，她与创始人赵郑拓博士目前就职于国内知名科研院所，本身就是神经科学领域的科研人员，也拥有丰富的科研经历。

李雪博士毕业于华中科技大学，生物医学工程，获得工程学士学位，后在2016年至2020年期间就读于德州大学奥斯汀分校生物医学工程学院与莱斯大学电子与计算机学院，分别在两校获得工程硕士学位和博士学位。

2020年回国后，李雪就一直在研究所担任研究组组长，相关工作发表在Nature BME, Biomaterials, Science Advances, Advanced Science, Nano Letters, Neuron等高水平学术期刊。

创始人赵郑拓是位“年轻”的90后博导，本科毕业于西安交通大学的能源动力工程及自动化专业，后赴美留学，先后取得美国密歇根大学迪尔伯恩分校的机械工程硕士学位，和美国德州大学奥斯汀分校的生物医学工程博士学位。

近日，这种“开放阶梯”生态的价值在一场学术展会上得到验证。

首次公开亮相，

获近两千名科研工作者瞩目

2023年7月28日，阶梯医疗在中国神经科学学会第十六届全国学术会议暨第二届中日韩国际会议（CNS 2023&The CJK-2nd）上携全栈式神经电生理解决方案首次公开亮相。

阶梯医疗展台

受访者供图

展会期间，近百个相关研究领域的课题组用户与阶梯医疗进行了深入交流，近两千名科研工作者留下联系方式。这体现了阶梯医疗在神经科学领域的专业水平，以及阶梯医疗在脑科学研究中的创新地位和领先优势。

李雪博士在采访的最后说到，阶梯医疗在仰望星空的同时也将脚踏实地，提高技术产品实力，持续为不同科研团队、临床研究机构乃至医疗机构提供更加强大的侵入式脑机接口系列产品。

参考资料：

1. 风口之下，脑机接口的前沿探索与成果转化该如何走？-动脉网

2. 疯狂马斯克脑机接口临床试验被拒，行业摆脱“大跃进”？-动脉网

3. 神经电极比头发丝细200倍，「阶梯医疗」要开发脑机接口“Windows系统”-海若镜

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