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脑机接口作为一种新兴的探索方向,对推动脑科学领域发展具有重要意义,同时也受到国内外的关注。当前,随着底层技术的不断跃进,脑机接口技术正从科幻走向现实,从研究走向应用。
一、脑机接口是什么
脑机接口,指在人或动物大脑与外部设备之间创建的直接连接,实现脑与设备的信息交换。脑机接口技术则是可以将脑电信号转换为控制指令,从而帮助运动功能障碍患者如脑卒中、渐冻症等与外部设备交互,从而提升生活质量。一般而言,脑机接口方式主要有三种,分别是侵入式脑机接口、非侵入式脑机接口与介入式脑机接口。
二、国外最新进展
美国洛杉矶当地时间2023年5月25日,马斯克的脑机接口公司Neuralink宣布一项重大进展:公司已获得美国食品药品监督管理局(FDA)批准,其侵入式脑机接口设备(BCI)可在人体上开展临床研究。Neuralink此次获批开展人体试验的是一种医用可植入脑机接口设备,这种设备植入大脑后,能读取大脑活动信号。Neuralink希望该设备能帮助瘫痪者重新行走,马斯克亦曾公开表示,该项技术将用于帮助视障和行动不便人士,恢复视力和行动能力。事实上,在过去的几年内,该公司一直致力于脑机接口的研究。2019 年 7 月,Neuralink 公布其项目原型,他们做了一个“打孔机”和“缝纫机”,前者用激光在头骨上打细小的孔,后者可将只有人的发丝的四分之一粗细的“线”,植入脑中。这些线就是电级,可以采集多通道神经信息。2020年8月,马斯克曾在线直播展示了大脑被植入脑机接口设备的小猪,其脑部活动信号可以被实时读取。脑部植入设备后又取出的小猪表现健康,与普通小猪并无差异。2022 年 12 月,马斯克展示了一只可以“意念打字”的猴子——它打出了两个完整的句子。虽然猴子只是跟随人类提示,将大脑信号转化为光标移动选出正确的句子,而不是真的学会了拼写人类语言,但这场展示证实了 Neuralink 的脑机接口在实用性上更进一步。
三、国内相关动态
与此同时,国内脑机接口技术也发展地如火如荼。去年9月,在世界人工智能大会上,国内脑机接口(BCI)领域首个半植入式设备已正式对外发布。2023年5月4日,全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验在北京取得成功。试验在猴脑内实现了介入式脑机接口脑控机械臂,标志着我国脑机接口技术跻身国际领先行列。此次试验由南开大学教授段峰团队牵头,与中国人民解放军总医院(301医院)、上海心玮医疗科技股份有限公司联合完成。通过介入手术将介入脑电传感器贴附在猴脑血管壁上,无需开颅手术即可采集到颅内脑电信号,相较于传统侵入式和非侵入式脑机接口,兼顾了安全性、识别稳定性。下一步,将通过优化电极设计,验证其在动物体内长期植入的安全性、可靠性,采集信号后的进一步分析、加工、转化等工作完成,这将有助于推动医疗企业的产业升级。
四、市场规模不断扩大
国际市场研究机构IMARC Groupe的数据显示,全球脑机接口的市场规模在2021年达到了15亿美元。该机构预测,到2027年,全球脑机接口市场规模将达到33亿美元,约合238.26亿元人民币。国内的脑机接口行业也正在成为投资热点,一方面,国内互联网科技巨头纷纷介入脑机接口领域,阿里、华为、科大讯飞等公司以投资并购方式入局脑机接口领域;另一方面,脑机接口创新公司涌现,行业融资事件爆发。
图1 国内脑机接口企业融资情况
资料来源:猎云网
未来,脑机接口应用在脑疾病医疗康复领域的市场前景将会非常广阔,而脑机接口真正走到临床,则还需要一段漫漫的钻研之路。
参考文献:
[1] U.S.News.Elon Musk's Neuralink Says Brain-to-Computer Interface Has FDA Approval for Clinical Trial[EB/OL].[2023-05-26].https://www.usnews.com/news/health-news/articles/2023-05-26/elon-musks-neuralink-says-brain-to-computer-interface-has-fda-approval-for-clinical-trial.
[2] Pshchology Today.Brain Computer Interface[EB/OL].[2023-05-29].https://www.psychologytoday.com/us/basics/brain-computer-interface.
[3] Interesting Engineering.China syncs monkey brain with a computer in a 'world first' experiment[EB/OL].[2023-05-06].https://interestingengineering.com/science/china-syncs-monkey-brain-with-a-computer.
[4] 36氪.脑机接口,进入产业化拐点[EB/OL].[2023-05-25].https://36kr.com/p/2273071773872515.