意念控制成真？中国科学家在脑机接口领域的新突破

瘫痪的人只需“动动念头”，机器手臂就能递来一杯水；失去双手的人靠“意念”操控游戏角色冲锋陷阵；医生在开颅手术中实时“读懂”患者大脑的语言指令……这些科幻电影中的场景，如今正在中国的实验室和医院里变成现实。

这些场景背后的核心技术，正是脑机接口（Brain-Computer Interface, BCI）。它像一座桥梁，把人类大脑的电信号“翻译”成机器能理解的指令。

过去十年，全球脑机接口竞赛如火如荼。近日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心联合其他团队，悄然完成了一项关键的突破：成功开展了侵入式脑机接口的前瞻性临床试验，使我国成为全球第二个实现侵入式脑机接口人体临床试验的国家。更令人振奋的是，中国团队正以独特的“小而柔”“快而稳”技术路线，为这项未来科技打上鲜明的“中国印记”。

临床试验：硬币大小的“脑内翻译官”

2025年3月，上海华山医院的手术室里，一项改写历史的实验正在发生：

一位因高压电事故失去四肢的男性患者，大脑中被植入一枚硬币大小的微型设备（直径26mm、厚度不到6mm）。这个由中国科学院脑智卓越中心研究团队研发的装置，装载着全球最纤细的柔性电极——仅约头发丝的1/100，却能精准捕捉单个神经元的“私语”。

全球最小尺寸的脑控植入体

（图片来源：中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心）

超柔性电极尺寸极小，仅约头发丝的1/100

（图片来源：中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心）

植入后仅两周，患者已能用“意念”下象棋、玩赛车游戏。更神奇的是，他操控电脑光标的灵活度接近普通人触摸板水平。

在此前的动物实验中，植入到猕猴体内的侵入式脑机接口系统也被验证表现良好。植入后，猕猴仅凭神经活动就能控制计算机光标运动，还能完成目标引导下的脑控打字。植入体在脑中稳定工作数月后，还能通过微创手术安全升级换代。

实际上，这并非我国脑机接口植入成功的孤例。2025年2月，在北京大学第一医院，30岁的截瘫患者小锐通过“北脑一号”半植入设备，实现了人生第一次自主饮水——当他“想”要端起水杯时，机械臂平稳地将水杯递到他嘴边。这一案例属于脑机接口半侵入式技术的早期应用。

中国技术的“独门绝技”

研究团队此次的临床试验使我国在脑机接口领域走在世界前列。那么，为何我国在这一领域能够快速跻身全球前列？三大创新是关键：

超柔性电极：让大脑感知不到“异物”

传统脑电极像硬质电线，容易损伤娇嫩的脑组织。此次脑智卓越中心研究团队研制的电极是目前全球最小尺寸、柔性最强的神经电极，截面积仅为国外同类产品的1/5到1/7，柔软程度超过百倍，弯折它用的力相当于一只蝴蝶拍打翅膀的力的几十分之一。此外，近期在深圳市第二人民医院也开展了基于全自主研发的植入式脑机接口技术的临床研究，其应用的薄膜电极像一片隐形眼镜，术中覆盖大脑皮层时，患者甚至感觉不到它的存在。

毫秒级“读心术”

实时在线解码是脑机接口技术的关键环节。系统需在十几毫秒窗口期内，完成神经信号的特征提取、运动意图解析及控制指令生成全流程。研究团队通过自主研发的在线学习框架，创造性实现了神经解码器的动态优化，让系统像“学习型翻译官”般适应大脑信号变化，实现了低延迟、稳健性、跨天稳定的实时在线运动解码。

无线自由：甩掉“金属辫子”

传统脑机接口需要导线连接外部设备，患者头部如同挂着“数据辫子”。脑智卓越中心研究团队成功开展临床试验的侵入式脑机接口设备系统具有无线信号传输、无线充电(通过定制的帽子)特点，实现对患者友好的人性化设计。此前，北大医院的“北脑一号”同样也实现了全无线植入——电极信号通过硬币大小的颅骨内置装置传输。

未来生活图景：从治病到智联万物

中国脑机接口有着广阔的应用前景。当技术不断破壁，生活场景正被重新定义：

医疗革命：未来医疗领域将迎来革命性变革。脊髓损伤患者用“意念”控制轮椅出行；癫痫患者手术中，医生通过实时脑信号避开语言功能区；对于渐冻症等严重运动障碍患者，新一代脑机交互系统将打破身体禁锢，重建其与外界的沟通桥梁。

通过脑机接口控制文字输出

（图片来源：参考文献[1]）

智能生活：随着技术的持续突破，脑机接口将逐步实现从医疗康复到日常生活的广泛应用。这项技术不仅有望帮助运动功能障碍患者重获自主生活能力，还能为其提供和健康人群一样的娱乐方式，如玩电子游戏、浏览社交媒体等。

人机共生：当前，脑机接口技术已实现意念控制智能家居，标志着人机交互进入新维度。未来，这项技术或可直连机器狗、具身机器人等设备，扩展人类行动边界，重新定义人与机器的协作方式，推动社会向更智能、更融合的方向发展。

“中国脑机方案”：希望与挑战并存

目前，中国在脑机接口领域已展现出多重独特优势。例如，产学研医闭环，如深圳“微灵医疗+医院”模式、北京“北脑所+三甲医院”组合，让技术从实验室到病床的路径缩短；其次，基础研究获得突破。浙江大学揭示“大脑书写密码”，为精细控制奠定理论根基；此外，柔性技术领先。超薄电极、无线传输等创新，避开他国“硬科技”路径依赖。

尽管前景光明，挑战依然存在：在技术方面，设备长期稳定性、信号精度仍需提升；在伦理安全方面，隐私保护、意识干预等议题亟待规范；在成本控制方面，当前植入费用高昂，普及还需产业链支持。

回望五年前，中国脑机接口还鲜有人知；如今，我们拥有了诸多突破以及成果。这些突破背后，是科学家们对“重建人类功能尊严”的执着。当截瘫患者小锐哽咽着喝下第一口自己“操控”的水时，当电子游戏中的角色在脑电波指挥下腾挪闪避时，我们看到的不仅是技术胜利，更是科技对生命最温暖的致意。

尽管当前受益者仅是少数先行者，但技术背后是数百万人的期盼——据《中国脊髓损伤者生活质量及疾病负担调研报告2023版》及中国残疾人联合会等数据，中国超500万脊髓损伤、渐冻症及截肢患者群体，正在等待脑机接口从“临床试验”走向“普惠医疗”的那一天。未来，随着“中国脑机方案”惠及，这条赛道将证明：最伟大的创新，永远始于用技术造福人类的初心。

参考文献：

[1]Qi Y, Zhu X, Xiong X, et al. Human motor cortex encodes complex handwriting through a sequence of stable neural states[J]. Nature Human Behaviour, 2025: 1-12.

出品：科普中国

作者：郑胜杰（计算与神经系统学博士生）

监制：中国科普博览