脑机启侦 | 每周一篇轻百科——介入式脑机接口（02.15）

01 寻找信号与安全的“纳什均衡”

脑机接口（Brain-Computer Interface, BCI）的底层逻辑在于神经信号的获取与解译。长期以来，行业被极化为两条路线：以 Neuralink 为代表的“侵入式”（高带宽但需开颅，面临免疫排异）和以 EEG 头戴设备为代表的“非侵入式”（安全但信号如隔靴搔痒，空间分辨率极低）。

介入式脑机接口（Interventional BCI） 的出现，本质上是利用第一性原理对人体拓扑结构的重新发现。它避开了破坏“硬防御”（头骨）和“软防御”（硬脑膜），转而利用人体天然的“交通隧道”——血管系统，将传感器送达大脑皮层。

介入式 BCI解决了 BCI 大规模临床应用中最棘手的“安全性-信号质量”博弈问题。虽然其信息速率（Information Transfer Rate, ITR）上限低于多通道微针阵列，但其微创性、无免疫排异和极高的临床可操作性，使其成为 2026-2030 年间最有可能在卒中（中风）康复、ALS（渐冻症）沟通领域实现商业化爆发的路径。

02 底层原理：血管内电生理学的“特洛伊木马”

介入式 BCI 的技术核心在于血管内电生理学（Endovascular Electrophysiology）。我们从物理和生物学两个维度拆解其本质：

物理层：容积传导与阻抗匹配

介入式电极并不直接接触神经元，而是停留在血管（通常是上矢状窦，位于运动皮层上方的一条大静脉）内。

■ 信号源：神经元放电产生的电流在细胞外空间形成电位差。

■ 介质传导：电信号穿透血管内皮细胞（Endothelial cells）和血管壁。

■ 第一性原理分析：根据容积传导模型（Volume Conduction Model），信号强度随距离平方反比衰减。介入式电极离神经元的距离约为数毫米，虽然比侵入式（微米级）远，但比非侵入式（厘米级且隔着绝缘体头骨）近得多。其捕获的是局部场电位（LFP），类似于在球场走廊听观众的欢呼声（虽听不清单个人说话，但能精准判断全场的情绪波动）。

硬件层：支架电极（Stentrode）的力学设计

介入式 BCI 的标志性硬件是支架电极（Stentrode）。

■ 镍钛合金（Nitinol）：利用其形状记忆效应。电极在导管内压缩至直径 1-2mm，释放后根据血管管腔自动扩张，产生微弱的向外径向力，确保电极紧贴血管壁。

■ 内皮化（Endothelialization）封装：这是介入式路线最精妙的“生物学投机”。植入几周后，血管内皮细胞会自动生长并覆盖在电极表面，将其“缝合”进血管壁。这不仅固定了电极防止移位，更重要的是避开了大脑的免疫监控系统（小胶质细胞），从而避免了侵入式电极常见的“胶质瘢痕（Glial scar）”导致的信号衰减。

03 对比论证：为什么是现在？为什么是介入式？

为了量化介入式的价值，我们将 2026 年的主流参数进行横向对比：

侵入式 BCI 像是建设“光纤到户”，成本极高且需拆墙钻孔；介入式 BCI 则是“路灯下的小基站”，它利用现有的街道（血管），虽然入户带宽略逊，但覆盖速度和维护成本具有压倒性优势。

04 产业链拆解

介入式 BCI 的商业化路径已从“科学实验”转向“工程优化”。

上游：关键组件

■ 微米级加工与材料：需要能在 4mm 直径支架上集成 16-64 个铂铱（Pt-Ir）合金电极点的技术。

■ 前端采集芯片（ASIC）：由于介入式信号约为 $10\mu V$ 级别，要求芯片具有极高的共模抑制比（CMRR），以滤除心脏搏动和呼吸产生的工频干扰。

中游：信号解码算法（从 RNN 到 Transformer）

目前的趋势是使用轻量化 Transformer 模型进行序列化处理。

■ 原理：将血管捕获的连续电压波动视为一种“神经方言”。算法通过自注意力机制（Self-Attention）捕捉不同频率成分（Alpha, Beta, Gamma 波）之间的时空相关性，将其映射为具体的动作指令（如：左滑、点击）。

下游：临床与商业化

■Synchron (美国)：已进入 FDA 临床试验后期，数名受试者已实现在家中通过意念发送短讯。

■ 中国团队 (如南开大学/宣武医院)：2023-2025 年完成了多例非人灵长类及人类临床试验，展现出极强的国产替代潜力。

来源 | 脑机接口-BCI

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