每经对话李晨钟院士：猪脑实验能否改写脑机接口未来？

猪的脑颅骨厚度是人的4到5倍，传统脑电帽几乎无法采集到有意义的信号。但近日，加拿大工程院院士、美国医学与生物工程院院士、香港中文大学（深圳）生物医学工程校长学勤讲座教授李晨钟的团队，利用“超声隔空3D打印”技术，在猪头皮与颅骨之间原位打印电极，成功捕获清晰的α、β、γ、θ脑电波，这被认为是世界首创。

李晨钟是美国国家发明家学院院士，国际权威学术期刊Biosensors and Bioelectronics的主编，长期研究脑机接口、生物光电子学等领域。

受访者供图

李晨钟将这一突破称为“颠覆性技术”“猪脑里的脑机接口革命”。据记者了解，该技术主要依托超声隔空3D（三维）打印技术，利用人工智能精准调控声波压力，让对超声波有响应的导电水凝胶在体内形成导电电极，无需通过手术植入，解决了传统脑机接口电极植入创伤大、可控性差等问题。

日前，李晨钟在接受《每日经济新闻》记者独家专访时表示，成本仅数千元的猪，正在成为脑机接口研究中意想不到的“隐形冠军”，或将撬动每年数十亿美元的脑电帽市场。

不过，在资本狂热追捧脑机接口的当下，李晨钟却发出冷静判断：侵入式脑机接口仍有较长的路需要探索，至少还需十年，非侵入式技术路线更有可能率先撬动每年数十亿美元的市场。

为何用猪做实验？成本与“猪脑子”的真相

在脑机接口研究中，非人灵长类动物（如猴子）长期被视为最接近人类的模型。但李晨钟向《每日经济新闻》记者解释，其团队选择猪脑实验，并非退而求其次，而是基于多重现实考量。

李晨钟直言：“用猴子做相关实验成本很高，一只猴子市场价格至少8万元，一套实验下来需要几十只，费用就达几百万元甚至上千万元。”

据李晨钟透露，目前，实验用猴子的价格还在持续上涨，这让以猴子为模型的研究更加昂贵。相比之下，一只猪的成本仅数千元，仅为猴子的十分之一。此外，从动物伦理角度，“猴子属于灵长类，我们也尽量减少使用”。

更关键的是，猪的生理结构与人类高度相似。李晨钟指出，在器官移植领域，基因改造过的猪器官，如猪心、猪肾、猪肝等，已经在临床大批量应用。“猪的体格、器官比重，其实跟人是最类似的。”

李晨钟还告诉记者，猪的脑结构、脑大小与身体比例，同样与人的接近。国际学术界的研究也在印证这一点：家猪在神经发育和神经解剖学特征上，与人类存在大量相似性，其作为转化动物模型的适用性，可与非人灵长类动物相媲美。

李晨钟进一步介绍，在猪的脑电研究中，有一项重要发现：猪的alpha波（α脑电波，生物学名词）峰值频率，呈现8~12Hz的正态分布，这与人类脑电记录的结果高度相似。这意味着，猪脑电在生理学上与人类存在天然的对应关系。

实际上，近年来，已有国际研究团队提出将雌性丹麦长白猪，作为研究alpha波峰值频率的转化动物模型，因为该指标已被提议作为多种疾病的生物标志物。

至于“猪脑子”的刻板印象，李晨钟笑着纠正：如果对猪了解，你会发现猪其实很聪明、很灵活。它的智商至少跟狗是差不多的。

李晨钟进一步举例，其团队曾展示过猪与狗共同抢食的视频，“猪能占据核心优势，它的机智超过了狗”。不过，李晨钟强调，猪脑电研究的直接目标，并非“让猪更聪明”，而是为人类脑机接口技术开辟一条低成本、非侵入式的路径。

李晨钟明确告诉记者，其团队用猪做测试，主要是为了验证技术的准确性和可行性，最终目的还是为了研究人。

如何绕过颅骨屏障捕获清晰脑电波？

那么，为何此前很少有科研团队用猪做脑机接口研究？

“一个最主要的因素，是猪的颅骨厚度是人的4到5倍。”李晨钟指出，在如此厚的颅骨隔离下，现有脑电帽技术几乎无法成功收集到清晰的猪脑电信号。“可能会收到一些微乎其微的信号，但这些信号在生理意义上解释不了，没有具体价值。”

事实上，这一技术瓶颈在学术层面也得到验证。猪大脑的灰质与白质比例、颅内血管直径以及脑回结构均与人类的高度相似，因此被视为神经系统疾病研究的理想大型动物模型。然而，恰恰是这种结构上的相似性，加之猪颅骨的异常厚度，构成了信号采集的天然屏障。猪的颅骨就像一个天然的屏蔽罩，将脑电信号衰减到了传统设备无法有效捕捉的程度。

想要从猪脑中读取信号，必须绕过颅骨这道屏障。开颅植入电极固然可行，但成本高、创伤大，且面临长期稳定性问题。李晨钟团队另辟蹊径，利用超声波的强穿透性，实现体内原位隔空3D打印。

“这个技术利用了超声波可穿透性的特点。”李晨钟向《每日经济新闻》记者解释，传统光固化3D打印依赖光线，但光无法穿透人体组织。而超声波可以穿透任意深度，通过人工智能调控多个超声波探头的压力焦点，可以精准定位到体内任何位置。

李晨钟进一步对该技术的细节进行阐述：其团队首先在猪的头皮与颅骨之间注射一种对超声波响应的导电水凝胶前体。随后，通过外部超声波探头聚焦，使水凝胶在指定位置原位固化，形成电极阵列。这种操作极为微创，只需简单的注射即可完成。第一，它可以屏蔽猪皮和猪毛的干扰。第二，它也可以屏蔽很多外界干扰。因为它位于颅骨与皮肤之间，就可以精准、可穿透地收集到猪脑电。这就像用看不见的“声波手指”，在实验对象体内的那团导电水凝胶液体里，“捏”出了一个精密的微型电路，而且这根手指能穿透骨骼，在不伤害周围组织的情况下完成操作。

“我们成功收集到猪的α，β，γ脑电波。截至目前，我们可以说是世界上唯一能做到的。”李晨钟强调，其他技术都无法实现这一突破。这些脑电波在临床上具有重要意义，α脑电波与放松状态相关，β脑电波与警觉和专注相关，γ脑电波则与高级认知功能相关。能够清晰采集到这些波，意味着该技术在癫痫、睡眠障碍等神经系统疾病的诊断与监测方面，具有巨大的应用潜力。

而就如何将材料“放”在头皮内，李晨钟表示：“很简单，导电水凝胶只需通过微创注射到皮下，然后通过控制超声波的聚焦点和运动路径，就能控制电极的分布。”

对于是否会对实验猪的脑组织造成伤害，李晨钟强调，任何植入实验对象体内的材料，都要进行生物兼容性验证，导电水凝胶具有良好生物相容性，而且不用的时候，通过调整超声波频率或者声压，然后对水凝胶进行扫描，这种水凝胶就可以降解掉，不会在体内留存。

李晨钟进一步告诉记者，这项技术的核心，在于水凝胶的成分配比，包括超声波响应成分、导电成分和粘合力的成分，“可以通过各种各样的配比，最后根据需求在体内进行精准制造”。

应用场景：最先看中脑电帽替代市场

李晨钟团队的技术突破，恰逢脑机接口行业井喷期。

在投资端，《中国脑机接口商业化前瞻报告》显示，2025年以来脑机接口企业融资进入空前活跃期，2026年前3个月，脑机接口企业融资总金额已超2025年全年。

在众多潜在应用场景中，李晨钟最先看中的是脑电帽的替代市场。李晨钟预计：“脑电帽的市场每年几十亿美元。我们的技术可以提供更方便、更精准、成本更低的脑电收集方案。替代其中一部分，市场回报率已经很大了。”

“与Neuralink（美国脑机接口技术公司）开发的侵入式电极相比，超声波隔空打印电极无需开颅，避免了二次手术风险和生物污损问题；与传统脑电帽相比，它绕开了头皮、头发和颅骨的信号衰减，信噪比大幅提升。”李晨钟表示，这一技术路线至少可以部分替代现在的脑电帽技术。

李晨钟还告诉《每日经济新闻》记者，该技术的应用场景远不止于脑机接口。“从肝的修复、骨的修复，到药物的释放、人造角膜的创造，包括各种内部电极，它不光收集电信号，还能电刺激体内各种变化，跟抑郁、焦虑、老年痴呆等疾病紧密结合在一起。”

李晨钟透露，其团队已在尝试利用导电材料修复中风后断裂的神经元，“神经元传统上很难生长，但通过导电胶和超声固化，就可以像断掉的导线一样把它接在一起”。

目前，该技术尚处于实验室验证阶段。李晨钟向记者透露，其团队因人员和经费限制，只能逐个场景推进，“需要资本支持我们进行某一个方向的特殊研究，比如脑电信号收集、骨损伤修复等”。

李晨钟进一步补充说，在脑中风康复方面，其团队正在推进两个项目的研发工作。

在李晨钟看来，这项技术的背后，有一个清晰的商业逻辑：以猪为模型验证的低成本、高穿透力脑电采集方案，直接对标每年数十亿美元的脑电帽存量市场。而这项技术的可扩展性，从脑电到骨折修复、药物释放、神经再生，又为未来打开了更大的想象空间。