中国加大脑芯片投入，为瘫痪患者改善身体控制

原文作者：Smriti Mallapaty

相对于Neuralink等美国先进设备，正在中国开展试验的脑-机接口具有一定优势。

一个深脑装置让一位失去四肢的男子可以玩电脑游戏——这是中国进入人体试验阶段的诸多脑-机接口（BCI）装置之一。

这一BCI系统由上海的医疗技术公司阶梯医疗科技（StairMed）开发，这个设备类似于埃隆·马斯克（Elon Musk）的Neuralink公司此前进行人体试验的植入设备。阶梯医疗的设备探针比Neuralink的设备要少一些，但体积更小、侵入性更低。

和美国相比，中国在这个领域发展的历史没那么长，研究者说，许多正在试验的装置是美国公司开发装置的简化版。但“中国BCI研究发展得非常快”。香港大学的电子工程师刘正午说。

中国的研究者正在多个方向推动该领域的进展，例如改进解码神经数据的算法和植入设备，荷兰马斯特里赫特大学的神经工程师Christian Herff说，他共同组织了去年上海举办的一场BCI会议。

中国政府将脑机系统列为创新优先领域，资助机构正在向该领域投入大量资金。中国“许多年轻科学家都参与到BCI的浪潮”，参与工业开发，上海科技大学的计算机神经科学家李远宁说。这里有完善医疗基础设施和庞大人口基数，为测试和验证技术提供了条件，他说，“这方面的进步能惠及全世界的患者和研究者。”

一些团队已经宣布了早期试验的初步结果，但尚未经过同行评议。

在大脑表面

NEO是一种正在试验的微创无线脑机装置，它能够用气动手套恢复瘫痪患者的手部运动。设备在硬脑膜（脑的外层膜）外置入8个探针[2]。

2023年10月接受该装置的首位患者能够增强和加快抓握，如今已带着这个装置生活了20个月，能用它进食和饮水，共同领导这项试验的清华大学生物医学工程师洪波说。洪波介绍，目前为止已有20人接受了NEO植入物。

因为这个设备收集大量细胞的信息，它的信号分辨率不像记录单个神经元活动的较深层探针那么强，中国科学院神经科学研究所的神经工程师赵郑拓说，这使得该方法更适合控制简单动作。洪波说，性能上的权衡在于，这个设备侵入性很低，而且可以长期运作。

NEO团队与刘正午和清华大学的电子工程师唐建石开展合作。在2月发表的一篇《自然-电子学》论文[1]中，他们描述了使用高效神经形态芯片代替传统硅芯片，来模拟大脑如何解码脑信号。这使他们能够将芯片集成到探针上，使设备更小、功耗更低，而且处理信息速度更快。

说普通话

另一支团队更加深入大脑。2024年7月，上海的神经外科专家们在一名女性癫痫患者的皮质植入了256个探针的装置。经过两周的练习，她能够使用这个上海BCI公司脑虎科技（NeuroXess）设计的装置来使用社交应用和控制轮椅。

去年12月，该团队为一名患有癫痫且脑部语言处理区域有肿瘤的女性手术植入了探针。患者使用这一装置，以每分钟50个字的速度用普通话交流，延迟约100毫秒——这是BCI技术首次被用于实时解码普通话，脑虎科技的联合创始人、首席科学家陶虎说。平均而言，一个人每分钟能说150个字，因此“这方面还有很多提升空间”，他说。

今年6月，一个位于美国的团队使用BCI系统帮助一名男性实现说话，甚至能实时唱歌（10毫秒延迟）[3]。该设备捕捉到了患者的语调和音高。

深脑

赵郑拓说，阶梯医疗开发的深脑探针是中国首个侵入性BCI的临床试验，他是这家初创公司的创始人。

据阶梯医疗介绍，这个设备包含64个微型传感器，宽度仅头发的百分之一。这些传感器穿过皮层，连接到一个可无线充电和传输信息的小装置。首位男性受试者利用这个BCI系统，在电脑上下棋和玩赛车游戏。

赵郑拓说这个技术尚处于早期阶段，不过目前植入装置已经让使用者能很好控制电子设备。长远来看，赵郑拓希望能结合BCI技术和更智能的系统，让使用者不仅能控制电脑光标，还能操控智能轮椅和先进机器人。他说，中国有许多企业在开拓这些领域，因而可能比美国更具优势。