当脑机接口走入生活 会为我们带来哪些新可能？

“十五五”规划

建议明确将脑机接口

作为前瞻布局的未来产业

作为交叉学科

脑机接口涉及神经科学、材料、

芯片、AI、临床医学等多领域深度协同

经过多年培育发展

正从实验室迈向临床应用

脑机接口将会为我们带来

哪些新可能？

全植入无线脑机接口

完成首例临床试验

近日，由我国科研人员自主研发的国内首款、国际第二款内置电池的全植入、全无线、多功能脑机接口产品，在复旦大学附属华山医院成功完成首例临床试验，为一名肩部以下完全不能动的高位截瘫8年的患者带来了生活新希望。

画面上这位年仅28岁的高位截瘫患者，正在通过意念操控光标，浏览网页、游戏互动等，还可以连接控制气囊手套、智能轮椅、智能家居甚至人形机器人等多类物理设备。

上海脑虎科技有限公司创始人兼首席科学家 陶虎：病人都能很好地通过他们的意念，跟这些物理设备进行对接。这样的话也可以从患者本身的意念世界到数字世界，也可以到我们真实的三维的物理世界。

作为国内首款，全球第二款内置电池的脑机接口产品，所有的核心模块，包括电池都被完全植入患者体内，体表没有任何线缆接口，团队介绍，这是为了在物理层面避免外露系统可能导致的感染风险。同时，团队还将无线供能与无线数据传输相结合，在日常生活中，患者无需连接或佩戴任何外部装置，即可实现意念的实时交互。

上海脑虎科技有限公司创始人兼首席科学家 陶虎：现在整个无线数据传输模块和无线供能模块，包括电池，都是放在患者锁骨下皮下胸前的一个装置，它本身的安全性、它的发热，可以更好控制。而且病人整个看起来，其实相当于是植入一个隐形的脑机接口，这样对病人的生活质量和生存的尊严也有很好的提高。

团队介绍，下一步，他们还将扩大临床范围，并重点研发针对失语症患者的脑机接口应用，帮助他们恢复语言功能上的缺失。

独家探访

侵入式柔性脑机接口电极工厂

近日，由我国科研人员自主研发的国内首款、国际第二款内置电池的全植入、全无线、多功能脑机接口产品，在复旦大学附属华山医院成功完成首例临床试验，为一名肩部以下完全不能动的高位截瘫8年的患者带来了生活新希望。

记者手上拿着一个刚刚生产出来的脑机接口的柔性电极。它非常的轻薄柔软，可以随风轻轻地摆动。在电极的前面，有三个小小的分叉，这就是未来会植入到患者脑中的电极。在这上面有128个电极点位，它探测的精度可以达到神经元的单细胞级。如此细微又如此柔软的柔性电极是怎么生产出来的？

柔性脑机接口的制造需要这几步：

·第一步，给硅片涂覆柔性材料聚酰亚胺，烘烤后会形成绝缘层薄膜；

·第二步：光刻出神经电路；

·第三步：铺上纳米级别的一层金属黄金，构建导电通路。

·第四步：将二维金属平面雕刻成“三维电极”。

最后，就到了封装区，将电极从“硅片”上取下，形成了柔性脑机接口电极。电极生产的整个过程就好像是在柔软的豆腐上雕花。电路精度、厚薄程度得恰到好处，容不得半点瑕疵。可谓是融合了材料学、力学、电学、工程等多领域、高度综合交叉的一项系统工程。

脑机接口手术机器人

30秒植入一根电极

对于侵入式脑机接口技术来说，植入的电极通道数越多，采集到的信号量越大，解析的内容就越精准。因此，相应团队都在研发如何植入更多通道数的电极。如果只是植入两三根电极，可以靠医生操刀的手术完成，但是一旦植入的电极数量达到数十根，或者上百根，就需要更加安全精细的操作工具。这就涉及研发出一个快速植入电极的脑机接口机器人。跟随记者，一起去探访一个由北京脑科学与类脑研究所相关科研团队在进行的脑机接口手术机器人研发现场。

显微镜下，我们看到的就是被放大数倍后的柔性电极。每一根电极有数十个采集点位，来采集单细胞神经元的信号。在电极的前端，有一个小孔，研发人员介绍，手术时，会用一根又细、又硬的钨针“开路”。钨针上的“小箭头”穿过柔性电极前端小孔，带着电极进入脑组织，到达目标点位之后，钨针退出，将柔软的电极留在原位。

这个过程要操作的快且准。能够执行这个手术操作的机器人，可以完全自主规划、连续植入，在半个小时之内就能完成上千通道脑机接口电极的植入手术。一根电极丝的植入时间最多只要30秒。

智冉医疗首席执行官 宋麒：我们要实现非常精准的微米单细胞级别的精准植入，所以对我们整体系统的控制精度，包括植入精度都提出了很高的要求。我们会通过整体的多组的双目相机，来对脑区进行实时的拍摄。同时智能规划算法会在规划的过程中自动地避让这些潜在的血管的位置，从而实现精准的植入。

目前，这台脑机接口手术机器人还处在研发阶段，其效果还要经过临床验证，这些技术创新为我们展示了一个未来脑机接口技术发展的更多可能。

脑机接口

为盲人重建视觉感知

此前的脑机接口很多是应用在运动功能恢复方面，那么用脑机接口能让视障患者重新“看见”世界吗？这种视觉的重建又是如何实现的？记者探访了一个正在进行相关研发的技术团队。

记者测试了一个叫虚拟盲人的系统，它模拟了一个全盲患者未来通过脑机接口手术后，看到的世界。这些字母和物品的轮廓可以通过脑机接口，呈现在盲人的大脑里。实现这个视觉的重建，需要一个外置的摄像头、一台信号处理器，以及一个脑机接口电极。

中国科学院自动化研究所副研究员 刘冰：我们是通过植入式脑机接口的方法，去帮助病人能够重建视觉。我们看见这个世界，不光是眼睛看到，实际上是大脑看到的。现在就相当于是在大脑当中直接给予电刺激，模拟大脑看见世界的过程，通过一个外设摄像头，去拍摄外部的景物，然后通过电刺激，让大脑看到外部的摄像头看到的景物。

专家介绍，在全球范围内，脑机视觉重建的探索已经进行了快50年，但进展一直比较缓慢。核心的难点在于，由于大脑皮层本身的结构特点。我们写入的刺激信号，和最终大脑“看见”的图像间，很难形成稳定、一致的对应关系。

为了破解这个难题，团队引入了一种叫作“闭环反馈”的控制思路，通过一套自研的软件，能实时看到刺激信号与大脑真实反映之间的偏差，再通过动态算法，进行实时的调整，一步步优化，让输入信号和大脑进行高效匹配。

目前，这套初级视觉重建系统可以将盲人的视觉感知提升到人类视力0.1的水平，对应的就是视力表上最大的E。换算成我们看到的图片，大概是32x32的光点像素阵列，可以大体勾勒出物体的边缘线条，帮助盲人实现避障等基础的视觉引导。

虽然目前，脑机接口重建视觉还需要在电极通道、算法精准度、成像清晰度等多方面去提升，但脑机接口重建视觉，就好像给人类装上了第三只眼，为我们感知世界提供了一个新路径。团队介绍，未来，他们还将通过软硬件等多种方式，不断提升视觉体验，让成像分辨率更高、视野更清晰。

来源：央视新闻客户端

编辑：龙泉驿残联