[智能应用]创造目前三项世界之最 中国侵入式脑机接口进入临床试验阶段  [3P] [复制链接]

脑机接口技术研究进展如何？其在医疗健康领域应用情况怎样？这些话题近年来在全球备受瞩目。
来自中国科学院的最新消息说，中国科学家团队近期成功开展中国首例侵入式脑机接口的前瞻性临床试验，并创造出目前全球最小尺寸、柔性最强神经电极和全球最小尺寸脑控植入体的三项世界之最。这也标志着中国在侵入式脑机接口技术上成为继美国之后，全球第二个进入临床试验阶段的国家。
受试者脑机接口运行稳定效果良好
中国首例侵入式脑机接口的前瞻性临床试验，由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心赵郑拓研究员团队、李雪研究员团队联合复旦大学附属华山医院吴劲松/路俊锋教授团队并与相关企业合作，近期在上海顺利实施，也是这两家科研、医疗机构共建的上海市脑机接口临床试验与转化重点实验室成立后取得的首项重要成果。
中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心赵郑拓研究员，向媒体展示介绍团队研发的目前全球最小尺寸、柔性最强神经电极。中新网记者 孙自法 摄
研究团队介绍，脑机接口技术分为植入式、非植入式两大类，植入式又包括侵入式、半侵入式两种。
本次侵入式脑机接口临床试验受试者是一位因高压电事故导致四肢截肢的男性。自2025年3月植入该脑机接口设备以来，系统运行稳定，术后至今一个多月未出现感染和电极失效的情况。仅用2至3周的训练，他便实现下象棋、玩赛车游戏等功能，达到跟普通人控制电脑触摸板相近的水平。
研究团队表示，这次成功开展临床试验的侵入式脑机接口设备系统还具有无线信号传输、无线充电(通过定制的帽子)特点，实现对患者友好的人性化设计。在未来获批注册上市后，中国团队研发侵入式脑机接口设备系统有望帮助完全性脊髓损伤、双上肢截肢及肌萎缩侧索硬化症患者等群体实现运动替代，显著提升他们的生存质量。
全球最小尺寸柔性最强神经电极
与此前世界上唯一进入临床试验阶段、代表业界最高水平的埃隆·马斯克创办企业Neuralink侵入式脑机接口系统中使用的神经电极相比，中国团队在神经界面技术上处于领先地位。
赵郑拓指出，其团队研制及生产出目前全球最小尺寸、柔性最强的神经电极，截面积仅为Neuralink所使用电极的1/5到1/7，柔性则超过Neuralink的百倍，植入后让脑细胞几乎“意识”不到旁边有异物，可最大程度降低对脑组织的损伤。
该超柔性神经电极具备高密度、大范围、高通量、长时间的稳定在体神经信号采集能力，已相继完成在啮齿类、非人灵长类和人脑中长期植入和稳定记录验证，为植入式脑机接口前端电极组织相容性差和信道带宽窄的关键“瓶颈”，提供了开拓性的解决方案。
集成全球最小尺寸脑控植入体
在中国首例侵入式脑机接口的前瞻性临床试验中，赵郑拓和李雪团队合作研发的侵入式脑机接口系统，是中国国内迄今唯一获得注册型检报告且可以长期稳定采集到单神经元Spike信号(最能反映大脑神经活动的电信号)的脑机接口系统，其毫秒级、单神经元水平的神经信号捕获特性为应用提供了良好的神经电信号数据基础。
中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心李雪研究员，向媒体展示介绍团队研发的目前全球最小尺寸的脑控植入体。中新网记者 孙自法 摄
其中，基于目前全球最小尺寸、柔性最强的神经电极，集成的植入体直径26毫米、厚度不到6毫米，是目前全球最小尺寸的脑控植入体，仅硬币大小，为Neuralink产品1/2。
因此，在手术友好程度方面，不需要整体贯穿颅骨，只需要在大脑运动皮层上方的颅骨上“打薄”出一块硬币大小的凹槽用以镶嵌设备，再在凹槽中打一个在颅骨上开5毫米的穿刺孔。其采用神经外科微创术式，既有效降低手术期风险，也显著缩短术后康复周期。同时，基于成熟外科技术构建的完整操作体系，标准化操作流程更利于在各级医疗机构神经外科开展规模化应用。
李雪指出，中国团队研发的侵入式脑机接口系统是在神经科学原理指导下设计，可以通过较少数量的植入电极实现跟较多冗余设计的Neuralink相似的控制水平。该低冗余量设计尽量减少对患者带来植入损伤，让患者更多受益。
创造性实现神经解码器动态优化
实时在线解码是脑机接口技术的关键环节。中国团队研发的侵入式脑机接口系统，可在十几毫秒窗口期内完成神经信号的特征提取、运动意图解析及控制指令生成全流程，其核心挑战是建立毫秒级高精度响应的闭环控制链路，适应神经信号的非平稳性，并实现解码器与被试的双向动态适应，这对解码模型的动态适应性和计算效率提出双重考验。
赵郑拓表示，研究团队通过自主研发的在线学习框架，创造性实现了神经解码器的动态优化。该解码框架采用参数自适应调节机制，协调解码器优化和神经可塑性，突破传统静态解码模型难以适应神经信号时变特性的局限性，并结合柔性电极信号采集稳定性优势和高精度神经发放估计策略，实现了高鲁棒性(系统在面对变化或干扰时，保持其功能和性能的能力，也称稳健性和强壮性)、低延时、可自动适应的实时在线运动解码。
动物试验已验证安全性和功能性
在开展人体试验之前，依托中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心建设的国际领先非人灵长类研究平台，中国团队侵入式脑机接口系统的安全性和功能性已在猕猴中得到验证。
该系统被植入到猕猴运动皮层的手部和手臂功能区，植入手术顺利完成后系统持续运行稳定，未出现感染和电极失效的情况；猕猴经过训练，已成功实现仅凭神经活动即可敏捷且精准地控制计算机光标运动，并在此基础上实现目标引导下的脑控打字。
在平稳运行一段时间后，猕猴试验的植入体被手术安全取出，并更换新植入体在同一个颅骨开孔位置完成二次植入。其术后系统持续运行稳定，同样未出现感染和电极失效的情况，猕猴快速适用新系统并流畅实现脑控光标。该手术的顺利完成，验证了植入体通过二次手术升级换代的可行性。
脑机接口技术为患者带来新希望
作为中国首例侵入式脑机接口临床试验的主刀医生，路俊锋教授指出，精准定位和植入是手术成功的关键，在为受试者进行手术前，华山医院团队采用功能磁共振成像联合CT影像技术，重构了受试者专属三维模型与人脑运动皮层的详细功能地图，以确保植入位置的精确性。
复旦大学附属华山医院路俊锋教授，向媒体介绍中国首例侵入式脑机接口前瞻性临床试验的手术相关情况。中新网记者 孙自法 摄
手术当天，医疗团队借助高精度导航系统，在唤醒手术下将超柔性电极植入受试者大脑的运动皮层指定区域，整个手术过程精确到毫米级别，最大限度保证安全性和有效性。得益于研究团队创新研发出目前三项世界之最的脑机接口系统，在这次完成高精度电极植入基础上，还可以为后续的信号采集和解码奠定重要基础。
中国科学院院士、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心学术主任蒲慕明指出，脑机接口电极的微小化、无线化，从技术上单个实现都很困难，此次研发集成应用于临床试验，并保持长期稳定运行，这是脑机接口技术发展的一项重大突破。未来，结合新的机器学习、人工智能算法，脑机接口将读取语言等更加复杂信息，具有广泛应用前景。
通过脑机接口重新连接世界，为运动功能障碍患者带来新希望。研究团队透露，他们下一步会尝试让受试者使用机械臂，实现在生活中完成抓握、拿杯子等操作。后续，还将涉及到对复杂物理外部设备进行控制，例如对机器狗、具身智能机器人等智能代理设备的控制，拓展相关功能丧失患者的生活边界

创造目前三项世界之最 中国侵入式脑机接口进入临床试验阶段
试验概况
中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心赵郑拓研究员团队、李雪研究员团队联合复旦大学附属华山医院吴劲松/路俊锋教授团队并与相关企业合作，近期在上海顺利实施中国首例侵入式脑机接口的前瞻性临床试验。这也是上海市脑机接口临床试验与转化重点实验室成立后取得的首项重要成果。该成果标志着中国在侵入式脑机接口技术上成为继美国之后，全球第二个进入临床试验阶段的国家。 本次侵入式脑机接口临床试验受试者是一位因高压电事故导致四肢截肢的男性。自2025年3月植入该脑机接口设备以来，系统运行稳定，术后至今一个多月未出现感染和电极失效的情况。仅用2至3周的训练，他便实现下象棋、玩赛车游戏等功能，达到跟普通人控制电脑触摸板相近的水平。

三项世界之最
全球最小尺寸、柔性最强神经电极
与埃隆·马斯克创办企业Neuralink侵入式脑机接口系统中使用的神经电极相比，中国团队在神经界面技术上处于领先地位。中国团队研制及生产出的神经电极截面积仅为Neuralink所使用电极的1/5到1/7，柔性则超过Neuralink的百倍，植入后让脑细胞几乎“意识”不到旁边有异物，可最大程度降低对脑组织的损伤。该超柔性神经电极具备高密度、大范围、高通量、长时间的稳定在体神经信号采集能力，已相继完成在啮齿类、非人灵长类和人脑中长期植入和稳定记录验证，为植入式脑机接口前端电极组织相容性差和信道带宽窄的关键“瓶颈”，提供了开拓性的解决方案。

全球最小尺寸脑控植入体
赵郑拓和李雪团队合作研发的侵入式脑机接口系统，是中国国内迄今唯一获得注册型检报告且可以长期稳定采集到单神经元Spike信号（最能反映大脑神经活动的电信号）的脑机接口系统，其毫秒级、单神经元水平的神经信号捕获特性为应用提供了良好的神经电信号数据基础。基于全球最小尺寸、柔性最强的神经电极集成的植入体直径26毫米、厚度不到6毫米，是目前全球最小尺寸的脑控植入体，仅硬币大小，为Neuralink产品的1/2。在手术友好程度方面，不需要整体贯穿颅骨，只需要在大脑运动皮层上方的颅骨上“打薄”出一块硬币大小的凹槽用以镶嵌设备，再在凹槽中打一个在颅骨上开5毫米的穿刺孔。其采用神经外科微创术式，既有效降低手术期风险，也显著缩短术后康复周期。同时，基于成熟外科技术构建的完整操作体系，标准化操作流程更利于在各级医疗机构神经外科开展规模化应用。此外，中国团队研发的侵入式脑机接口系统是在神经科学原理指导下设计，可以通过较少数量的植入电极实现跟较多冗余设计的Neuralink相似的控制水平。该低冗余量设计尽量减少对患者带来植入损伤，让患者更多受益。

创造性实现神经解码器动态优化
实时在线解码是脑机接口技术的关键环节。中国团队研发的侵入式脑机接口系统，可在十几毫秒窗口期内完成神经信号的特征提取、运动意图解析及控制指令生成全流程，其核心挑战是建立毫秒级高精度响应的闭环控制链路，适应神经信号的非平稳性，并实现解码器与被试的双向动态适应，这对解码模型的动态适应性和计算效率提出双重考验。研究团队通过自主研发的在线学习框架，创造性实现了神经解码器的动态优化。该解码框架采用参数自适应调节机制，协调解码器优化和神经可塑性，突破传统静态解码模型难以适应神经信号时变特性的局限性，并结合柔性电极信号采集稳定性优势和高精度神经发放估计策略，实现了高鲁棒性、低延时、可自动适应的实时在线运动解码。

应用前景与意义
这次成功开展临床试验的侵入式脑机接口设备系统还具有无线信号传输、无线充电（通过定制的帽子）特点，实现对患者友好的人性化设计。在未来获批注册上市后，中国团队研发侵入式脑机接口设备系统有望帮助完全性脊髓损伤、双上肢截肢及肌萎缩侧索硬化症患者等群体实现运动替代，显著提升他们的生存质量。此外，在开展人体试验之前，依托中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心建设的国际领先非人灵长类研究平台，中国团队侵入式脑机接口系统的安全性和功能性已在猕猴中得到验证

脑机接口技术近年来在全球范围内取得了显著的研究进展，特别是在中国，科学家团队近期成功开展了中国首例侵入式脑机接口的前瞻性临床试验，并创造了全球最小尺寸、柔性最强的神经电极和全球最小尺寸脑控植入体的三项世界之最。这标志着中国在侵入式脑机接口技术上成为继美国之后，全球第二个进入临床试验阶段的国家。

在医疗健康领域，脑机接口技术的应用情况也非常乐观。这项技术为运动功能障碍患者，如完全性脊髓损伤、双上肢截肢及肌萎缩侧索硬化症患者等群体提供了运动替代的可能性，显著提升了他们的生存质量。受试者自2025年3月植入脑机接口设备以来，系统运行稳定，术后至今一个多月未出现感染和电极失效的情况。仅用2至3周的训练，受试者便实现了下象棋、玩赛车游戏等功能，达到跟普通人控制电脑触摸板相近的水平。

中国团队研发的侵入式脑机接口系统具有无线信号传输、无线充电的特点，实现了对患者友好的人性化设计。此外，与埃隆·马斯克创办企业Neuralink使用的神经电极相比，中国团队在神经界面技术上处于领先地位，研制出了全球最小尺寸、柔性最强的神经电极，截面积仅为Neuralink所使用电极的1/5到1/7，柔性则超过Neuralink的百倍，植入后让脑细胞几乎“意识”不到旁边有异物，可最大程度降低对脑组织的损伤。

此外，中国团队还创造性地实现了神经解码器的动态优化，可在十几毫秒窗口期内完成神经信号的特征提取、运动意图解析及控制指令生成全流程。动物试验已验证了该系统的安全性和功能性，在猕猴中成功实现仅凭神经活动控制计算机光标运动，并在此基础上实现目标引导下的脑控打字。

综上所述，脑机接口技术在全球范围内的研究进展迅速，特别是在中国取得了突破性成果，并在医疗健康领域展现出巨大的应用潜力和实际效果。