国产AI芯片脑机接口破局，癫痫治疗迎来颠覆性突破

一、当AI芯片植入大脑：癫痫治疗如何实现“主动防御”？

近日，我国首例“脑机接口”反应性闭环神经刺激系统植入手术顺利完成。该系统将人工智能芯片植入颅骨，颅内电极深入脑内，实现昼夜无间断监测脑电节律。一旦预测到即将发生的癫痫，系统立即启动外源性干扰节律，直接阻断致痫灶内的癫痫形成。这一突破意味着我国具备自主知识产权的“脑机接口”高新技术产品，已经走到全方位临床使用前的最后一步。

对于难治性癫痫患者而言，这项技术意味着什么？据中国残联统计数据，我国肢体残疾2472万人，而神经系统疾病患者过千万，其中约30%的癫痫患者属于药物难治性癫痫，迫切需要新的治疗手段。传统治疗方法往往在癫痫发作后才进行干预，而闭环神经刺激系统将治疗关口前移至“预测阶段”，真正实现主动防御。

中国信通院在2022年发布的《脑机接口总体愿景与关键技术研究报告》中提出“脑智芯连，思行无碍”的总体愿景，强调脑机接口系统需要满足“准确、高效、稳定、易用、安全”五大需求。此次国产系统的成功植入，正是这一愿景在临床实践中的具体体现。

二、侵入式还是非侵入式？脑机接口技术路径怎么选？

脑机接口按照信号采集位置可分为非侵入式、半侵入式和侵入式三种。它们之间最大的区别在于：是否对大脑采用有创口的手术方式来获取神经元信息。

技术路径 采集位置 信号精度 手术风险 主要应用场景

非侵入式 头皮表面 较低 无 康复训练、教育娱乐、睡眠监测

半侵入式 硬脑膜外 中等 较小 难治性癫痫、神经系统疾病康复

侵入式 大脑皮层内 高 较高 运动功能重建、视觉重建、语言交流

对于患者和医疗决策者而言，选择哪种技术路径需要权衡信号精度与手术风险。非侵入式技术以其“安全性高、成本低、易于普及”的特性，迅速从实验室走向市场，推动医疗康复与消费场景的逐步落地。而侵入式/半侵入式技术则凭借高精度信号采集的优势，深耕高价值医疗应用，已在脊髓损伤、脑卒中等患者中实现初步运动功能重建。

此次国产系统的成功植入，采用的是半侵入式技术路线，将体内机（约1元硬币大小）植入于颅内硬脑膜上，不直接侵入大脑皮层神经细胞，在平衡创伤大小与信号采集需求方面做出了有益探索。

三、脑机接口从科幻到临床：技术突破背后的三大支撑

电极材料的革新

电极是脑机接口系统中“感知”大脑信号的核心器件。2022年3月25日，一项重磅研究成果在线发表于《科学》期刊：由首都医科大学附属北京天坛医院、斯坦福大学和天津大学的研究人员共同研发出一种新型柔性电极，电极点大小仅2微米。在开颅手术中，把这种柔性电极放到大脑上，医生就能精确分辨出大脑的神经核团、皮层功能区等，有利于最大限度地保护大脑功能、降低手术致残致死概率

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这项研究的主要负责人之一、首都医科大学附属北京天坛医院副院长贾旺介绍，合作团队提出“可以紧密贴合在大脑不规则区域的柔性微阵列电极”的解决方案，并研发出新型导电高分子材料。这是目前世界上精度最高的柔性可拉伸微阵列电极，有望在脑科学研究与临床转化中发挥重要作用。

芯片与算法的协同进化

脑机接口芯片需要长期运行、低功耗，同时兼顾高运算效率和高测量精度。目前国内专门开发脑机接口芯片的企业并不多见，浙江大学、复旦大学、中科院等高校院所均在开展相关研究。国内厂商在人工智能，包括机器学习、深度学习等方面与国际水平相差无几。对于脑电信号而言，当前已有开源算法软件及通用算法库，这就意味着各厂商积累的数据量越多，算法能力越容易获得提升。

闭环反馈机制的突破

闭环反应性神经刺激系统要求系统不仅能“读取”大脑信息，还能“写入”反馈信号。中国信通院报告指出，以脑深部电极刺激为代表的神经调控技术正在探索基于特异性生物标志物监测等手段实现闭环自适应控制，并结合机器学习和深度学习实现动态精准刺激。此次国产系统的成功植入，正是这一技术路线的重要里程碑。

四、国内脑机接口企业布局：谁在抢跑医疗级应用？

近年来，随着脑机接口技术的不断发展，众多企业开始在该领域布局。据蛋壳研究院统计，2021年中国国内脑机接口领域融资事件达到18起，2022年上半年也有9起融资；融资轮次方面，A轮及以前占比达到81%，这也意味着行业仍处于起步阶段。

以下是国内侵入式/半侵入式脑机接口领域的代表性企业：

博睿康（Neuracle）成立于2011年，核心团队来自清华大学神经工程实验室。当前重点开发的微创植入技术路线，将体内机植入于颅内硬脑膜上，主要针对难治性癫痫、中风等神经系统疾病康复。

宁矩科技（NeuraMatrix）成立于2019年11月，由清华大学电子系孵化。自研的脑机接口专用系统级芯片2021年已流片成功，128通道，面积约0.5cm?。将开发微创植入的“电子颅骨”，针对帕金森病、癫痫、脊髓瘫痪等疾病与医院展开合作开发。

脑虎科技（Neuroxess）成立于2021年，由中科院上海微系统所研究员陶虎、前阿里巴巴本地生活副总裁彭雷联合创立。2022年9月展示了集成式颅顶半植入BCI产品，最高支持256采样通道。在电极方面，发布了高通量柔性深部电极，利用蚕丝蛋白把电极柔软的表面固化。

据华金证券研报预测，2022年中国脑机接口市场规模约为10亿元人民币，年均复合增长率约为21%，市场发展潜力巨大

4。神经重塑、神经替代、神经调控脑机接口技术将拥有数十万亿规模的市场空间。

五、展望与思考：技术突破之后还有哪些挑战？

纵观脑机接口技术发展的几十年间，人类的研究从动物到人体，从微创到无创，从医疗领域到生活其他各领域。2022年3月22日，德国和瑞士联合团队在《Nature Communications》上发表文章，提出一种新型脑机接口让完全闭锁综合征患者首次实现语言交流。该研究首次表明完全闭锁综合征患者或有望使用脑机接口技术进行语言交流。

然而，技术在给人们带来便利的同时，也引发了一些担忧。脑机接口里植入的芯片不会有像人类一样的情感变化，在面对决定时只有算法决定下的执行，不会出现犹豫的情况。而人类是有情感的，一时的危险性意识行为可能只是想想而已，并未想要付诸行动。如果搭载了脑机接口可能就会直接执行该行为，给社会安全带来威胁。

如何正确地对待科技与现实，值得深思。正如中国信通院在报告中所强调的，脑机接口的广泛应用落地需要关键技术的突破，工程技术的革新，科研工具平台的支撑，标准体系的推动、测试验证体系的完善，以及科技伦理的共识。唯有如此，才能真正实现“脑智芯连，思行无碍”的美好愿景。

关键词：脑机接口 侵入式 神经调控 

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