文/邱玥

近年來(lái)，隨著劉慈欣的《三體》火爆全球，科幻文學(xué)一時(shí)成為顯學(xué)，受到社會(huì)的熱烈追捧。2001 年，美國(guó)《麻省理工科技評(píng)論》首次把腦機(jī)接口領(lǐng)域評(píng)為“將會(huì)改變世界的 10 大新興技術(shù)之一”，我國(guó)在相關(guān)研究領(lǐng)域也是人才輩出，微靈醫(yī)療創(chuàng)始人兼 CTO 李驍健教授就是其中一位佼佼者，正率領(lǐng)著深圳微靈醫(yī)療公司團(tuán)隊(duì)，在腦機(jī)接口研究領(lǐng)域奮勇?tīng)?zhēng)先，已經(jīng)取得了非凡的科研轉(zhuǎn)化成果。

厚積薄發(fā)，充分準(zhǔn)備結(jié)碩果

微靈醫(yī)療成立于 2019 年 4 月，是一家瞄準(zhǔn)醫(yī)療級(jí)全棧植入式無(wú)線腦機(jī)接口技術(shù)研發(fā)的初創(chuàng)公司。創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)在腦機(jī)接口全產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈條上有近20 年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)前正在國(guó)內(nèi)推進(jìn)技術(shù)和設(shè)備的本土化。微靈醫(yī)療總部位于深圳，在美國(guó)馬里蘭設(shè)有北美分部，計(jì)劃在中美同步推進(jìn)植入式腦機(jī)接口設(shè)備的研發(fā)和臨床申報(bào)工作。

“微即微傳感技術(shù)以及微型大規(guī)模集成電路技術(shù)，靈是指腦智能，我們希望通過(guò)微小且兼具高性能的植入裝置作為腦機(jī)接口解決方案，通過(guò)同時(shí)提升工程硬軟件和腦的認(rèn)識(shí)兩個(gè)層面，實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口的下一個(gè)飛躍?！崩铗斀≌f(shuō)。

除了是微靈醫(yī)療的創(chuàng)始人之外，李驍健還是深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院正高級(jí)工程師、博士生導(dǎo)師。他在中科院生物物理所獲得博士學(xué)位，主要從事腦信息的采集、提取和分析工作。李驍健課題組的重點(diǎn)研究方向是高性能腦機(jī)接口，當(dāng)前正在基于非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物探索植入式腦機(jī)接口的應(yīng)用方向，并開發(fā)“下一代”腦機(jī)接口技術(shù)。

“在此背景下，我們前期一直處于腦機(jī)接口技術(shù)準(zhǔn)備階段，包括依托先進(jìn)院完善工業(yè)研發(fā)平臺(tái)推進(jìn)腦機(jī)接口關(guān)鍵技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化和本土化。其間，已經(jīng)打好這些技術(shù)基礎(chǔ)，并貫通了植入式腦機(jī)接口全棧技術(shù)鏈條，充分做好了準(zhǔn)備工作?！崩铗斀』貞浀?。

李驍健

目前，微靈醫(yī)療腦機(jī)接口全棧的基礎(chǔ)硬件和軟件基本已經(jīng)完成，其中硬件系統(tǒng)中關(guān)鍵的核心部件包括高通道柔性神經(jīng)傳感器、效應(yīng)器、神經(jīng)電子專用芯片、信號(hào)采集器，軟件系統(tǒng)包括預(yù)處理算法和解碼分析算法以及類腦控制算法等。技術(shù)取得進(jìn)展的同時(shí)，一些知識(shí)產(chǎn)權(quán)也已通過(guò)轉(zhuǎn)讓等方式轉(zhuǎn)移到公司落地。

另一方面，研究團(tuán)隊(duì)在臨床前試驗(yàn)上也開展了大量的準(zhǔn)備工作，包括對(duì)非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物植入腦機(jī)接口進(jìn)行了功能測(cè)試。李驍健指出，預(yù)計(jì)微靈醫(yī)療今年內(nèi)會(huì)開始根據(jù)部件逐步分批啟動(dòng)醫(yī)療腦機(jī)接口科研臨床試驗(yàn)。

“現(xiàn)階段的腦機(jī)接口研究，就很像在‘修橋’，修一座從大腦到四肢的橋，修一座可以讓病人的意志重新‘連接’行動(dòng)的橋?！?/p>

目前，腦機(jī)接口主要采集并解碼腦皮層的神經(jīng)信號(hào)。腦皮層是多種腦信息進(jìn)行信息交互的表面區(qū)域，通過(guò)采集腦皮層信息可以幫助運(yùn)動(dòng)失能患者恢復(fù)或者重建運(yùn)動(dòng)功能。包括語(yǔ)音、聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)等能力的重建也可以同樣實(shí)現(xiàn) 。

李驍健解釋道，從應(yīng)用層面來(lái)看，基于腦皮層信號(hào)腦機(jī)接口大概可以從兩個(gè)方面重建運(yùn)動(dòng)失能，一是功能替代，二是功能恢復(fù)。微靈醫(yī)療當(dāng)前重點(diǎn)布局的適應(yīng)癥是包括中風(fēng)、脊髓損傷、漸凍癥在內(nèi)的運(yùn)動(dòng)失能。其中，中風(fēng)屬于功能恢復(fù)，脊髓損傷、漸凍癥屬于功能替代。

植入式腦機(jī)接口技術(shù)最大的特點(diǎn)是同時(shí)能夠面向很廣泛的失能病癥，對(duì)這些疾病都能夠提供良好的治療。進(jìn)一步講，這一技術(shù)是具有普適性的腦相關(guān)疾病治療方法，針對(duì)不同的腦疾病，并沒(méi)有本質(zhì)上的技術(shù)差異。通常硬件差異不大，軟件可能會(huì)基于疾病特點(diǎn)做一些調(diào)整。

微靈醫(yī)療已經(jīng)根據(jù)技術(shù)成熟度與醫(yī)療器械產(chǎn)品審批流程制定了未來(lái) 3-10 年的發(fā)展規(guī)劃。未來(lái) 3 年內(nèi)，計(jì)劃把基于 MEMS 工藝的高密度超柔順神經(jīng)電極陣列及配套系統(tǒng)推向臨床，為醫(yī)生提供更好的工具；未來(lái) 5 年內(nèi)，推進(jìn)全植入腦機(jī)接口系統(tǒng)用于運(yùn)動(dòng)失能患者的臨床試驗(yàn)；未來(lái) 8-10 年，通過(guò)進(jìn)一步探索將植入式腦機(jī)接口的治療平臺(tái)拓展到精神疾病的診療中，用于治療嚴(yán)重的精神疾病。

交叉創(chuàng)新，大放異彩終有時(shí)

腦機(jī)接口是一個(gè)高度交叉的科技行業(yè)，也被視為下一個(gè)生命科學(xué)和信息技術(shù)交叉融合的主戰(zhàn)場(chǎng)。這是一個(gè)系統(tǒng)性工程，包括多種硬件和軟件，涵蓋微電子、神經(jīng)科學(xué)、材料科學(xué)、機(jī)器人、臨床醫(yī)學(xué)等多個(gè)學(xué)科。腦機(jī)接口屬于高水平學(xué)科大交叉的結(jié)果，只有在學(xué)科高度交叉研究的基礎(chǔ)之上方能實(shí)現(xiàn)發(fā)展突破。

多學(xué)科交叉研究基礎(chǔ)之上，腦機(jī)接口本身就是一個(gè)比較龐大的技術(shù)家族，因此開發(fā)腦機(jī)接口技術(shù)的核心是全棧技術(shù)鏈條，每個(gè)部件、每一環(huán)都是開發(fā)過(guò)程中的核心環(huán)節(jié)。其中包括信號(hào)-神經(jīng)界面技術(shù)、數(shù)據(jù)-信號(hào)采集和預(yù)處理、信息-神經(jīng)解碼和交互-類腦智能運(yùn)動(dòng)控制等等。這就像一根鏈條，有任何一環(huán)出現(xiàn)卡扣，都會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

現(xiàn)階段，腦機(jī)接口技術(shù)整體可以分為植入式和非植入式兩大類，這兩種方式主要是在解決方案和應(yīng)用場(chǎng)景上存在差異，基本原理和實(shí)現(xiàn)路線基本一致。整體來(lái)看，非植入式比植入式腦機(jī)接口出現(xiàn)更早，目前在對(duì)交互性能要求不高的領(lǐng)域商業(yè)化落地較容易。

最近 20 年以來(lái)，高性能的植入式腦機(jī)接口技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)。在美國(guó)，臨床級(jí)腦機(jī)接口技術(shù)路徑和功能已經(jīng)初步得到了驗(yàn)證，近年來(lái)更多的植入式腦機(jī)接口功能驗(yàn)證成果也相繼發(fā)布。這些工作為植入式腦機(jī)接口的進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用提供了參考和借鑒經(jīng)驗(yàn)。

比方說(shuō)，近期，Elon Musk 的腦機(jī)接口公司Neuralink獲得FDA批準(zhǔn)，準(zhǔn)備進(jìn)行首例病人的臨床試驗(yàn)；美國(guó)的Precision Neurscience，其腦機(jī)接口的柔性高密度神經(jīng)電極陣列已經(jīng)完成了至少3 例病人的臨床測(cè)試；匹茲堡大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)首次將脊髓刺激用于治療人類上半身癱瘓，在 Nature Medicine 上的論文中指出通過(guò)電刺激脊髓神經(jīng)元，幫助兩名中風(fēng)偏癱患者部分恢復(fù)手臂活動(dòng)；此前，洛桑聯(lián)邦理工團(tuán)隊(duì)利用脊髓刺激腦機(jī)接口裝置幫助癱瘓患者恢復(fù)下肢運(yùn)動(dòng)能力，當(dāng)時(shí)完全癱瘓患者可通過(guò)個(gè)性化刺激裝置在 1 天內(nèi)恢復(fù)行動(dòng)能力......

“近年來(lái)，植入式腦機(jī)接口取得了很多重要的里程碑式進(jìn)展，也得到了較充分的驗(yàn)證。我覺(jué)得，目前整個(gè)腦機(jī)接口領(lǐng)域就像是7 點(diǎn)來(lái)鐘的太陽(yáng)，開始進(jìn)入到大放異彩的加速發(fā)展階段。從腦控機(jī)械臂、語(yǔ)音重建、恢復(fù)上下肢控制到治療重度抑郁等精神疾病，腦機(jī)接口已不再是科幻故事，而是已經(jīng)有了很多落地場(chǎng)景，且正在進(jìn)入臨床加速轉(zhuǎn)化階段，該技術(shù)有望為治療多種腦相關(guān)疾病提供更優(yōu)的解決方案?！崩铗斀≈赋?，腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展其實(shí)主要限制在兩個(gè)夾層中，天花板在于腦科學(xué)研究，即對(duì)腦的深刻理解程度以及對(duì)腦不同區(qū)域功能的認(rèn)識(shí)水平，微傳感器、集成電路和人工智能等工程手段是重要支撐條件。隨著對(duì)腦的進(jìn)一步深刻認(rèn)識(shí)以及微智能系統(tǒng)的加速發(fā)展，腦機(jī)接口技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步拓展功能應(yīng)用和場(chǎng)景落地。

腦極其復(fù)雜，只有在腦科學(xué)理論研究上取得進(jìn)展和突破，加深對(duì)大腦的理解，腦機(jī)接口技術(shù)才能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的飛躍。展望未來(lái)，李驍健相信，通過(guò)他和公司團(tuán)隊(duì)的不懈努力，將來(lái)在腦機(jī)接口領(lǐng)域一定可以占據(jù)一席之地，為我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展增光添彩。