“物随心动”，意念操控智能轮椅

来源：科技日报

◎沈 涵 本报记者 王 春

病患用意念操控轮椅在小区遛弯，指挥机器狗作为“身体延伸”取回外卖……脑机接口正以其革命性的潜力，从实验室走向患者真实的生活场景，将“物随心动”变为现实。

2025年，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员赵郑拓、李雪团队联合相关机构成功完成了三例侵入式脑机接口临床试验。在侵入式脑机接口技术方面，我国成为继美国后全球第二个进入临床试验阶段的国家。

在团队开展的第一例侵入式脑机接口临床试验中，受试者的控制对象是电脑、平板；而在第二例中，控制对象已从二维的电子屏幕拓展至三维的物理外设：智能轮椅和机器狗。

实现这样的跨越，不仅需要解码受试者“向左”“向右”的简单意图，更需实现连续、稳定、低延迟的精准控制，以应对真实环境中复杂的路面状况和交互任务。

“我们开发了高压缩比、高保真的神经数据压缩技术，并创新性地融合了多种数据压缩方式。”赵郑拓介绍，这套混合解码模型，即便在神经信号相对嘈杂的环境中，也能高效提取有效信息，将脑控性能整体提升15%—20%。

真实环境充满声、光、电磁等各类噪声，受试者自身的生理、心理状态也会波动。为此，团队引入了神经流形对齐技术，其核心是从高维、多变的神经信号中，提取出代表使用者核心意图的、稳定的低维特征，确保解码器输入端的鲁棒性。

团队研发的在线重校准技术，则使系统能在日常使用过程中，实时、无声地微调解码参数，从而使系统性能始终保持在高位。

最关键的是响应速度。人体自然神经环路的传导延迟在200毫秒左右。而团队通过自定义通信协议，将脑机接口系统从信号采集到指令下发至外设的端到端延迟，压缩到100毫秒以内。这使得受试者的控制体验更为流畅自然，意念与动作实现几乎同步。

“随着受试者对脑控外设的熟练使用，完成任务所激活的神经元数量会逐渐减少，单个神经元的调控效率和贡献度得到提升，认知负担大幅降低。”赵郑拓介绍，受试者如今仅需花费很少的脑力就能控制轮椅等设备，达到将外设内化为“身体一部分”的境界。

另据了解，团队第三例侵入式脑机接口临床试验已顺利完成。基于临床试验的成功验证与数据积累，团队开发了第一代高通量无线侵入式脑机接口系统（WRS01）的升级版WRS02，后者在多个维度实现跨越式升级，通道数提升至256。WRS02的首例前瞻性临床试验即将于近期开展。

应用脑机接口技术，安全是“生命线”。

赵郑拓介绍，团队耗时10年开发的超柔性电极技术是WRS01实现应用效果和保障使用安全的基础。“我们的电极是目前全球最小尺寸的神经电极，约为头发丝直径的1/100。电极弯曲时产生的作用力，与两个细胞间的相互作用力差不多，这使它能与脑组织兼容，减少免疫反应。”他说。

从上游的电极、芯片、算法等，到中游的系统集成、测试以及整机解决方案，再到下游的医疗健康领域，侵入式脑机接口的产业链非常长。每一环都要走得扎实，才能支撑起规模化应用。“中国发达的供应链，给予了我们极大的支持。”李雪说。

脑机接口的价值实现，也离不开外部智能设备的发展。赵郑拓表示，与外部智能生态的协同，是脑机接口技术产业化落地的关键之一。随着电动轮椅、机器狗、人形机器人等智能外设的成熟与普及，脑机接口的“意念控制”有了更多用武之地。团队将以开放的心态主动与各类智能设备、应用平台等合作，共同定义控制协议和应用场景，加速推动新品临床转化与应用验证，让脑机接口技术真正走向临床落地应用。