“在安全氣囊手套的幫助下,病人可以自由地拿著杯子喝水?!痹诮衲甑膰?guó)際腦機(jī)接口會(huì)議上,復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院院長(zhǎng)毛英透露了上海第一個(gè)腦機(jī)接口植入患者的最新恢復(fù)情況。毛英介紹,患者的恢復(fù)過程非常順利,改善也非常明顯。
今年11月,上海的手術(shù)引起了廣泛關(guān)注。手術(shù)患者因車禍造成頸椎脊髓損傷,無(wú)法抓住手,無(wú)法站立,4年恢復(fù)無(wú)改善。
通過華山醫(yī)院的神經(jīng)外科手術(shù),將硬幣大小的腦接口嵌入顱骨,成功收集到患者大腦中感覺運(yùn)動(dòng)區(qū)域的神經(jīng)信號(hào)。
這是中國(guó)第一次使用“身體感覺誘發(fā)電位” 在線高頻信號(hào)分析技術(shù)完成電極植入精確定位手術(shù)。
據(jù)毛穎介紹,手術(shù)采用“在線時(shí)域空域腦功能定位系統(tǒng)”的自主研發(fā),只用了3.3分鐘就快速準(zhǔn)確地定位了手部運(yùn)動(dòng)/感覺腦區(qū)。手術(shù)只用了1小時(shí)40分鐘就完成了,大大縮短了手術(shù)時(shí)間,降低了風(fēng)險(xiǎn)。病人可以在手術(shù)后第三天起床坐輪椅。
據(jù)清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院教授洪波介紹,中國(guó)自主研發(fā)的NEO腦接口設(shè)備將于明年在全國(guó)約10個(gè)中心和30-50個(gè)腦接口植入。
腦接口:生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向
在腦科學(xué)研究中,腦機(jī)接口是近年來(lái)發(fā)展迅速的一個(gè)領(lǐng)域。簡(jiǎn)單地說,該技術(shù)是通過獲取和解碼大腦信號(hào)將用戶的意圖指令傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備,以取代或補(bǔ)充人類的外周功能,如控制假肢、移動(dòng)光標(biāo),甚至玩游戲等。
該技術(shù)的成熟和應(yīng)用不僅可以幫助一些身體有限的患者在未來(lái)大大提高生活質(zhì)量,還可以為健康人開發(fā)許多有趣的應(yīng)用場(chǎng)景。
中國(guó)的“十四五”計(jì)劃將腦科學(xué)列為國(guó)家戰(zhàn)略前沿技術(shù)和研究的重要方向。工業(yè)界對(duì)腦機(jī)接口有明確的方向。馬斯克預(yù)測(cè),五年后,腦機(jī)接口信號(hào)的傳輸速度將比人類交流更快。十年后,數(shù)百萬(wàn)人將使用Neuralink。未來(lái),手機(jī)將被腦機(jī)取代。行動(dòng)不便的人可以正?;顒?dòng),普通人可以通過大腦交流。
“腦接口涉及一個(gè)非常大的產(chǎn)業(yè)集群,包括生物材料、芯片、人工智能和大型模型。”毛英認(rèn)為,只有大腦和機(jī)器之間的互動(dòng)才是真正的腦接口。腦接口的發(fā)展主要是“大腦”和“機(jī)器”的研究。為了提取大腦的信號(hào),需要各種生物相容性電極;集成和處理信號(hào)數(shù)據(jù)需要開發(fā)芯片;解釋和控制信號(hào)需要計(jì)算數(shù)學(xué)。
毛英說:“未來(lái),腦接口將是生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。我們有理由相信,在大量病例培訓(xùn)和技術(shù)迭代的基礎(chǔ)上,將會(huì)有更好、更適用的臨床場(chǎng)景?!薄?/p>
技術(shù)百花齊放,能否帶來(lái)收入是關(guān)鍵
從技術(shù)角度來(lái)看,目前腦接口可分為侵入式、半侵入式和非侵入式三種路徑。由于技術(shù)成熟度的差異,不同的技術(shù)路徑有不同的應(yīng)用場(chǎng)景。
在中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所副所長(zhǎng)、腦虎科技創(chuàng)始人陶虎看來(lái),腦機(jī)接口有許多不同的技術(shù)方向,沒有技術(shù)方向一定是未來(lái)。
“技術(shù)選擇應(yīng)該是開放的。在短期內(nèi),腦接口著陸的關(guān)鍵也取決于該技術(shù)是否能給重大腦疾病帶來(lái)重大好處,特別是過去的治療方法?!碧栈⒄f。
在陶虎看來(lái),腦接口也是一門妥協(xié)和優(yōu)化的藝術(shù)。一方面,腦接口治療需要仔細(xì)評(píng)估患者的收入是否能彌補(bǔ)腦手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面,在技術(shù)本身的演變中,我們必須為了安全而放棄部分“激進(jìn)”。
“信號(hào)的物理本質(zhì)決定了腦接口越接近大腦,收集到的信號(hào)質(zhì)量越好,控制大腦的精度越高,但這也可能對(duì)大腦造成更大的損害。”因此,對(duì)于技術(shù)本身來(lái)說,抑制自己的炫耀技能,平衡功耗和發(fā)燒的要求,減少對(duì)大腦的損傷,支持現(xiàn)有的場(chǎng)景和疾病,這對(duì)患者個(gè)人和整個(gè)腦接口行業(yè)的發(fā)展都至關(guān)重要。
資源仍需集中投入
隨著技術(shù)的進(jìn)步和政策的不斷推進(jìn),中國(guó)腦科學(xué)的研究成果正在從實(shí)驗(yàn)室加速向工業(yè)化轉(zhuǎn)變。中國(guó)各地正在加快推進(jìn)腦科學(xué)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
今年4月,北京發(fā)布了相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃,提出到2026年培育多家龍頭企業(yè);2030年,將培育100家中小企業(yè),形成產(chǎn)業(yè)發(fā)展集聚區(qū)。
2018年,上海成立了“腦科學(xué)與類腦研究中心”,明確將腦科學(xué)與類腦智能列為戰(zhàn)略領(lǐng)域的重點(diǎn)布局。
目前,深圳腦科學(xué)與腦智能產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的重點(diǎn)企業(yè)近百家,預(yù)計(jì)2025年相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到40億元。
國(guó)際腦機(jī)接口會(huì)議作為腦機(jī)接口領(lǐng)域的頂級(jí)會(huì)議,由天橋腦科學(xué)研究所和腦機(jī)接口協(xié)會(huì)聯(lián)合主辦。成立25年后,國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議首次在亞洲定居,并選擇在上海。
“上海自然擁有腦接口行業(yè)的科技稟賦,不僅在于其國(guó)際屬性,而且在于腦接口本身是上海三大領(lǐng)先行業(yè)人工智能、集成電路、生物醫(yī)學(xué)的交叉點(diǎn),”陶虎說,“我們需要集成電路做腦接口,需要電極芯片、系統(tǒng)集成,也需要通過人工智能方法進(jìn)行大規(guī)模的腦數(shù)據(jù)對(duì)接,腦接口應(yīng)用于臨床實(shí)踐,本身也是生物醫(yī)學(xué)的一部分。”
近年來(lái),中國(guó)腦機(jī)接口企業(yè)在資本的幫助下,抓住了前沿產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇,發(fā)展了一批明星公司。
目前,雖然優(yōu)秀的腦銀河系、階梯醫(yī)療、腦虎技術(shù)等中國(guó)腦接口企業(yè)在A輪,累計(jì)融資達(dá)到數(shù)億元。此外,博瑞康技術(shù)、回車技術(shù)、寧矩技術(shù)、云瑞智能等企業(yè)也獲得了多輪融資。
作為一名企業(yè)家,陶虎表示,大腦接口仍然是一個(gè)新興產(chǎn)業(yè),現(xiàn)階段需要更多的資源集中投資,在過去,國(guó)內(nèi)初創(chuàng)企業(yè)、研究團(tuán)隊(duì),往往需要從各種渠道尋找資金,但現(xiàn)在隨著國(guó)家和上海越來(lái)越關(guān)注軌道,對(duì)一批“種子玩家”給予必要的支持,以避免軌道早期的內(nèi)部卷和內(nèi)部消耗。
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