封面新闻记者 边雪
新年伊始,脑机接口领域传来了重磅消息。
“2025新年快乐”。在上海华山医院,一位脑神经患者脑海中的语言,被电脑成功解码并发出指令,机械手还做出比心的动作,送出了世界上第一段由意念完成的新年祝福。
近日,封面新闻记者从国内侵入式脑机接口公司上海脑虎科技有限公司(下称“脑虎科技”)获悉,其与复旦大学附属华山医院神经外科密切合作,并在天桥脑科学研究院等的支持下,取得了人体临床试验突破性进展。基于全自主研发的256导高通量植入式柔性脑机接口,先后开展高精度实时运动解码和语言解码临床试验研究,成功实现了“脑控”智能设备和“意念对话”。
此外,得益于高通量、高质量、跨脑区大规模脑电数据高效采集和实时分析,术中几分钟即可精准定位相关脑功能区,手术后两天即可开展运动、语言解码试验,两周内即可实现“脑控”智能设备和“意念对话”。这一突破性进展不仅涵盖了实时运动解码,更在实时汉语解码方面取得了前所未有的突破,标志着中国在脑机接口领域达到了世界领先水平。
脑虎创始人、TCCI研究员陶虎与受试者以及意念操控的灵巧手比心合影送祝福(受访者供图)
“脑控”上网
开启人机交互新纪元
High Gamma频段(70-150Hz)是脑电信号中的一个高频段,通常与大脑的复杂认知功能和神经活动同步有关。它能提供大脑活动的详细信息,尤其运动和感知信息。在植入式脑机接口临床试验中,提取该频段的信号有助于更加精准地解码大脑意图,实现意念合成运动。
2024年8月,脑虎科技联合华山医院神经外科毛颖/陈亮教授团队顺利完成意念合成运动临床试验。受试者为21岁运动区占位的癫痫患者,通过手术植入256导高通量柔性脑机接口监测病灶并保护运动相关的重要脑功能区。项目团队对其脑电信号的High Gamma频段进行脑电特征提取和模型训练,利用LSTM(长短期记忆)神经网络模型进行连续时间解码,整体系统延迟小于60 ms。得益于256导高通量、高质量、高分辨脑电信号和自主开发的通道筛选算法,可快速精准确定响应脑区,进行实时高效精准解码。受试者无需动手操作,术后两天内便可实现“脑控”玩乒乓球和贪吃蛇游戏。
经过两周的训练,结合脑机操作系统XessOS,受试者可以熟练使用微信、邮箱、淘宝、小红书、今日头条等常用APP,以及实现智能家居和智能轮椅的“脑控”,大大满足了运动障碍患者日常生活所需的基本行动能力。
脑机接口是在大脑与外部设备之间创建信息通道,实现两者之间直接信息交互的新型交叉技术。南开大学人工智能学院教授、天津市介入脑机与智能康复重点实验室主任段峰告诉封面新闻记者,介入式脑机接口在医疗领域的应用前景广阔。“一方面,可以辅助脑卒中、渐冻症这类行动不便的患者通过大脑运动皮层的脑电信号控制外围设备,提升生活质量;一方面,还可能通过实时监测携带者的情绪信号,及时缓释储存于传感器支架上的药物,帮助抑郁症、躁郁症等精神疾病患者控制不定时发作的冲动情绪。”
国际首次实现“意念”对话AI大模型
填补多项国内外空白
汉语是一种以单音节为主的声调语言和图形语言,不同于英语等字母语言,其产生过程中的信息转换涉及更多脑区,需要研发针对汉语特征的神经编解码机制和信息处理手段。
实时意念操控XessOS系统。(受访者供图)
四川省脑科学与类脑智能研究院院长尧德中告诉封面新闻记者,有了对机制的理解,脑机接口才能有的放矢、才能够做得好。“我们现在认为大脑里的神经元组成了一个庞大的网络,有着错综复杂的关系。如果我们能明白网络里的哪个节点、哪条线路出了问题,就可以想办法去校正。”
2024年12月,脑虎科技联合华山医院神经外科吴劲松教授团队开展国内首例高通量植入式柔性脑机接口实时合成汉语言临床试验。项目团队在语言区占位肿瘤癫痫患者上进行了柔性脑机接口植入手术,通过植入256导高通量脑机接口,帮助其定位病灶并保护语言相关的重要脑功能区。
病人术后恢复良好,五天后即可实现142个常用汉语音节下71%的解码准确率,并且单字解码时延小于100 ms,是目前国内实时汉语言解码的最高水平。
基于实时汉语解码,受试者不仅实现了意念实时合成汉语、驱动数字分身以及对话AI大模型等高级功能,还能将人的脑电解码成语言进而转化成指令实时操控灵巧手实现人机交互。
这一成果不仅为失语患者带来了重塑语言功能的希望,更为实现人脑与AI大模型的直接交互,甚至思维交流开辟了新的可能。
值得一提的是,新年来临之际,受试者还通过意念合成语言指令操作灵巧手,为大家送上“二零二五新年快乐”手语祝福。
获新突破后
脑机接口行业迎来发展期?
我国“十四五”规划将脑科学和脑机接口列为国家战略性前沿科技研究方向,随着脑机接口技术不断实现突破,业界专家在接受封面新闻记者采访时,也达成了一个共识:脑机接口技术的快速发展将率先在医疗健康领域带来深远影响。
“我们现在做研究,是希望能做点造福人类的东西。现在有很多精神的疾病,比如认知退化、阿尔茨海默病、抑郁症、焦虑症、癫痫等。我们团队正在做的脑科学研究,就是希望能搞清楚这些疾病的原理,明确机制在哪个地方,希望‘无创’脑机接口以后能够在这方面有所助益。”尧德中告诉封面新闻记者。
脑机接口行业正吸引着越来越多的政策扶持和资本关注。
2024年行业利好政策频发。12月,上海市人民政府办公厅发布《上海市发展医学人工智能工作方案(2025—2027年)》,支持在脑科学与脑机接口、计算生物学等医学前沿领域的创新探索。9月,广东省人民政府印发《关于加快培育发展未来产业的行动方案》提到,加快合成生物、AI+生物医药、细胞和基因治疗、脑科学与脑机接口、类器官等技术突破和产业化,推动生物技术和信息技术融合发展。当年1月,工信部等七部门发布《关于推动未来产业创新发展的实施意见》,将脑机接口列为十大创新标志性产品。
封面新闻记者注意到,当前,侵入式脑机临床研究进展加快,但仍以实验室研究为主;非侵入式脑机安全性高、应用广泛,有望率先大规模落地,但工程化能力有待提升。据媒体报道,脑机接口市场潜力巨大,仅医疗类市场规模预计在2030年和2040年将分别达到400亿美元和1450亿美元,我国脑机接口行业综合市场规模到2040年有望超1200亿元。
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