“十五五”规划明确建议将脑机接口作为未来产业进行前瞻性布局。脑机接口作为一个跨学科课题，涉及神经科学、材料、芯片、人工智能、临床医学等多个领域的深度合作。经过多年的培育和发展，正从实验室走向临床应用。脑机接口将为我们带来哪些新的可能性？ 全植入式无线脑机接口 第一个临床试验已完成 近日，中国科研人员自主研发的国内首个、全球第二个内置电池的全植入式、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次临床试验，为一位截瘫8年、完全无法活动的患者带来了新的希望。屏幕上，这位28岁的高级截瘫患者用意念控制光标、浏览网页、游戏互动等，还可以连接和控制气囊手套、智能轮椅、智能家居、甚至人形机器人等各种物理设备。 上海脑虎科技有限公司创始人兼首席科学家 胡涛：患者可以通过意念轻松连接到这些物理设备。这样，它也可以从患者自己的精神世界走到数字世界，或者我们真正的三维物理世界。 作为国内首个、全球第二个内置电池的脑机接口产品，包括电池在内的所有核心模块均完全植入患者体内。机身表面没有线缆接口。据该团队称，这是为了从物理上防止暴露系统引起的感染风险。同时，该团队还将无线供电与无线技术相结合。无休止的数据传输。日常生活中，患者无需连接或佩戴任何外部设备，即可实现思想的实时交互。 上海脑虎科技有限公司创始人兼首席科学家 胡涛：现在整个无线数据传输模块和无线供能模块，包括电池，都是一个放置在病人锁骨胸口皮下的设备。它本身的安全性和它的加热可以更好地控制。而且，患者的整体外观，实际上相当于植入了一个看不见的脑机接口，这也大大提高了患者的生活质量和生命尊严。 据团队介绍，下一步，他们还将扩大临床范围，重点为失语症患者开发脑机接口应用，帮助他们恢复失去的语言功能。 独家参观侵入式柔性脑机接口电极工厂 大脑通讯计算机接口包括非侵入式、半侵入式和全侵入式植入方式，也对应不同强度的检测信号。为了检测大脑中单个神经元细胞的信号，中国研究小组设计了一种侵入式柔性脑机接口。这种植入大脑的脑机接口有多灵活？下面就跟随记者前往其生产工厂一探究竟。 记者手里拿着的是刚刚研发出来的脑机接口柔性电极。它很薄很软，在风中轻轻摇曳。电极前面有三个小分叉，这是未来要植入患者大脑中的电极。这里有128个电极点，其检测精度可以达到神经元的单细胞水平。那么小而柔软的柔性电极是如何制成的呢？ 创建灵活的脑机接口需要以下步骤： 在第一步，在硅片上涂覆柔性聚酰亚胺材料，烘烤后形成绝缘层薄膜； 第二步：光刻神经回路； 第三步：沉积一层纳米级金属金，形成导电路径。 第四步：将二维金属平面雕刻成“三维电极”。 最后，我们来到封装区域，将电极从“硅片”上取下，形成脑机接口的柔性电极。整个电极制作过程就像在软豆腐上雕刻图案一样。电路的精度和厚度必须恰到好处，不留一丝瑕疵。可以说是一个非常综合性、跨学科的系统工程，包含了科学、力学、电学、工程等领域的材料。 脑机接口手术机器人 植入电极 30 秒 对于侵入式脑机接口技术，更多的电极通道植入的信号越多，采集到的信号量就越多，分析内容就越准确。因此，相应的团队正在研究如何植入更多通道的电极。如果只植入三个或三个电极，通过医生的手术就可以完成，但当植入的电极数量达到数十个或数百个时，就需要更安全、更精准的手术设备。这包括开发一种可以快速植入电极的脑机接口机器人。跟随记者参观北京脑科学与脑融合研究院研究团队的脑机接口手术机器人研发现场。 在显微镜下，我们看到的是放大数倍的柔性电极。每个电极都有数十个收集点，用于收集来自单细胞神经元的信号。电极前端有一个小孔。据开发商介绍，在o期间操作时，将使用细而硬的钨针“打开电路”。钨针上的“小箭头”穿过柔性电极前端的小孔，将电极带入脑组织。到达目标点后，钨针缩回，将软电极留在原位。 这个过程需要快速准确地完成。能够进行这种外科手术的机器人可以完全独立地连续规划和植入，可以在半小时内完成数千通道脑机接口电极的植入。植入电极丝的时间最多仅需30秒。 至然医疗CEO宋琪：我们想要实现非常精准的微米单细胞级别的植入，所以我们对整个系统的控制精度，包括植入精度有很高的要求。我们将使用大量的双目相机来拍摄部分物体的实时照片大脑。同时，智能规划算法在规划过程中会自动避开潜在血管的位置，从而实现精准植入。 目前，这款脑机接口手术机器人仍处于研发阶段，其效果有待临床验证。这些创新技术为我们展示了未来脑机接口技术发展的更多可能性。 脑机接口 重建盲人的视觉感知 之前的脑机接口很多都是用来恢复运动功能的，那么视障患者能否利用脑机接口再次“看到”世界呢？这种视觉重建是如何实现的？记者走访了进行相关研发的技术团队。 记者测试了一个名为“虚拟盲人”的系统，该系统可以模拟完全失明的患者所看到的世界未来接受脑机接口手术后。这些字母和物体的轮廓可以通过脑机接口呈现给盲人的大脑。为了实现这种视觉重建，需要外部摄像头、信号处理器和脑机接口电极。 中国科学院自动化研究所副研究员刘兵：我们利用植入式脑机接口来帮助患者重建视力。我们不仅用眼睛看世界，还用大脑看世界。现在这相当于直接给大脑电刺激nang，模拟大脑看世界的过程，用外部摄像头捕捉外部视图，然后通过电刺激，让大脑看到外部摄像头看到的视图。 专家表示，全球范围内，脑机视觉重建的探索已经持续了近50年，但进展相对缓慢。主要困难在于大脑皮层本身的结构特征。在我们写下的刺激信号和大脑“看到”的最终图像之间建立稳定一致的对应关系是很困难的。 为了解决这个问题，团队引入了一种称为“闭环反馈”的控制思想。通过一套自主研发的软件，可以实时看到刺激信号与真实大脑反应之间的偏差，然后通过动态算法，进行实时调整，逐步优化，使输入信号与大脑良好匹配。 目前，这种基本的视觉重建系统可以将盲人的视觉感知提高到人类视力0.1的水平，这对应于视力表上最大的E。转换成我们看到的图像，大约是一个32x32的光点像素阵列，可以大致勾勒出物体的线条边缘，帮助盲人实现基本的视觉引导，例如避障。 尽管目前，脑机接口视觉重建在电极通道、算法精度、成像清晰度等诸多方面仍需改进。然而，通过脑机接口重建视觉就像给了人们第三只眼睛，给了我们一种看待世界的新方式。团队表示，未来，他们将通过软件、硬件等多种方式不断提升视觉体验，实现更高的成像分辨率和更清晰的视觉。