腦機接口技術，作為“十四五”規(guī)劃綱要中重點發(fā)展的“腦科學與類腦研究”領域的關鍵技術之一，被形象地譽為大腦與外部設備之間的“信息高速公路”。
今年以來，隨著人工智能、神經(jīng)生物學、傳感器等技術提升，“腦機接口”這項聽起來很科幻的技術，正逐步走進我們的生活。
腦機接口技術實現(xiàn)商用
在山東濟南的這家實驗室內(nèi)，伴隨著一道道指令的發(fā)出，幾架無人機在空中靈活翻轉(zhuǎn)，做出各種高難度動作。
令人稱奇的是，這些無人機的“操控者”并非手中握著遙控器的專業(yè)飛手，而是頭戴腦電帽的實驗人員。
山東中科先進技術有限公司總經(jīng)理 李衛(wèi)民：通過腦機接口，采集實驗人員的大腦信號，然后經(jīng)過算法濾波、運動識別，可以判斷出他想要下發(fā)的命令。
腦機接口的工作原理可以這樣簡單解釋，大腦在思維活動時會產(chǎn)生腦電波，腦機接口系統(tǒng)通過識別腦電波特征，直接讀取大腦意圖，將其轉(zhuǎn)化為計算機指令，實現(xiàn)人與機器或外部設備之間的交互。技術人員告訴記者，他們無線腦電采集系統(tǒng)，也就是俗稱的腦機接口，可以實現(xiàn)4K赫茲的采樣頻率。
山東中科先進技術有限公司總經(jīng)理 李衛(wèi)民：4K赫茲的采樣頻率，就是一秒鐘可以采4000個點。通過這么高頻率的采集，我們可以對人的腦電信號進行采集，然后再對人的意圖進行分析和識別。
作為一項瞄向未來的前沿技術，腦機接口應用場景極為廣泛，涵蓋醫(yī)療、娛樂、教育等多個領域，其中，醫(yī)療是目前最受關注的領域之一。
記者在山東濟南的這家實驗室看到，實驗人員穿戴腦控下肢外骨骼系統(tǒng)，依靠“意念”控制外骨骼，帶動下肢完成行走、抬腿等動作。這一主動式康復訓練系統(tǒng)，為癱瘓患者帶來了全新希望。他們可以通過主動的“意念控制”，參與康復過程，從而更有效地鍛煉肌肉力量、恢復肢體運動功能。
山東中科先進技術有限公司腦機接口研究中心工程師 王圣哲：我們采用非侵入式的方式，通過電極片和腦電帽，隔著頭皮將這種微弱的腦電信號提取出來，通過我們自主研發(fā)的放大器，將信號放大到采集軟件中。通過我們的算法，就可以識別到用戶現(xiàn)在正在想什么，幫助他們進行一系列的康復。
在國家老年疾病臨床醫(yī)學研究中心，記者看到多項涉及腦機接口的研究已經(jīng)成形。這款設備，就能幫助卒中的病人由以往的被動康復訓練變?yōu)橹鲃印?/p>
四川大學華西醫(yī)院智能可穿戴健康系統(tǒng)研究室主任 江寧：通過人工智能的方法，我們也能讓腦機接口的使用門檻越來越低，希望能夠逐漸地把它的滲透率提高，最后能夠進入到每個需要有腦機接口服務的家庭。
腦機接口幫大腦重掌“指揮權”
腦機接口技術主要分為非侵入式和侵入式兩類，其中，非侵入式腦機接口，是在頭皮表面使用電極、傳感器等設備，獲取大腦活動信息。雖然獲取信號的質(zhì)量水平相對較低，但具有易操作、安全性高等特點。
侵入式腦機接口，則是通過在大腦皮質(zhì)植入電極，可實現(xiàn)更高精度、更復雜的神經(jīng)控制功能。不久前，一場侵入式腦機接口手術在四川成功實施。
在四川大學華西醫(yī)院的一臺腦腫瘤手術現(xiàn)場，醫(yī)護人員借助侵入式腦機接口技術成功將病人的腦膠質(zhì)瘤切除。
醫(yī)生告訴記者，由于惡性腫瘤都像樹根一樣與大腦神經(jīng)元盤根交錯，如何在手術中，既讓大腦功能區(qū)域完好無損，又能讓腫瘤片甲不留，是腦癌手術中的最大難點。而腦外科輔助腦機接口的應用，為腦癌手術提供了新的利器。
四川大學華西醫(yī)院神經(jīng)外科副主任醫(yī)師 楊淵：有了腦機接口技術之后，我們能夠通過腦電信號的解碼，通過腫瘤的電信號與正常神經(jīng)元電信號之間的區(qū)別，來判斷這個地方的組織是腫瘤還是神經(jīng)元，輔助醫(yī)生對腫瘤邊界進行判斷，提高了醫(yī)生對于腫瘤的全切率。
在沒有這個算法以前，醫(yī)生往往只能通過影像學、超聲、核磁共振等方式對腫瘤邊界進行結(jié)構(gòu)性的主觀判斷。而想要精確地劃分腦部功能區(qū)，還需要在術中喚醒患者，對其腦部進行電刺激，這個過程無疑對患者來說是痛苦的，甚至很可能引發(fā)癲癇。
四川大學華西醫(yī)院神經(jīng)外科學科主任 毛慶：我們現(xiàn)在用的是多通道全頻的腦電信號采集，它是同步實時的，不會引發(fā)癲癇，可以說是一個革命性的進步。
今年2月，國家藥監(jiān)局批準《采用腦機接口技術的醫(yī)療器械 用于人工智能算法的腦電數(shù)據(jù)集質(zhì)量要求與評價方法》醫(yī)療器械行業(yè)標準制修訂項目立項。3月11日，國家醫(yī)保局發(fā)布《神經(jīng)系統(tǒng)類醫(yī)療服務價格項目立項指南（試行）》，其中專門為腦機接口新技術前瞻性單獨立項，設立了“侵入式腦機接口置入費”“侵入式腦機接口取出費”“非侵入式腦機接口適配費”等價格項目。四川省醫(yī)保局年內(nèi)也將公布有關腦機接口的服務價格。
賽迪研究院信息化與軟件產(chǎn)業(yè)研究所副主任 黃文鴻：臨床應用是推動場景驗證與應用轉(zhuǎn)化的“最后一公里”，綜合研判在未來5年內(nèi)，腦機接口有望在重大腦疾病治療方面發(fā)揮重要作用，是腦機接口技術從實驗室走向產(chǎn)業(yè)應用的關鍵一步。
今年我國腦機接口市場規(guī)模將突破38億元
腦機接口技術作為生命科學與信息技術深度融合的前沿領域，正展現(xiàn)出蓬勃的發(fā)展態(tài)勢。
我國在該領域的技術發(fā)展、應用拓展以及戰(zhàn)略布局等方面都取得了顯著進展，為未來的科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級注入了強大動力，2025年我國腦機接口市場將達到38億元。
今年以來，多地出臺了專項政策對腦機接口領域予以支持。北京、上海相繼發(fā)布行動方案，針對腦機接口領域關注的監(jiān)管政策、臨床試驗、產(chǎn)業(yè)集群、商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)鏈等給出了明確發(fā)展方向。同時，為確保這一前沿領域健康發(fā)展，國家科技倫理委員會人工智能倫理分委員會研究編制了《腦機接口研究倫理指引》。
賽迪研究院信息化與軟件產(chǎn)業(yè)研究所副主任 黃文鴻：隨著腦機接口領域創(chuàng)新成果持續(xù)涌現(xiàn)，其在醫(yī)療領域的應用將持續(xù)深化，消費、工業(yè)、教育等領域應用也將加快拓展，有望推動市場規(guī)模進一步擴大。
腦機接口技術的核心在于解碼大腦產(chǎn)生的復雜電信號，將其轉(zhuǎn)換為可操作的命令，而人腦產(chǎn)生的信號極其復雜，現(xiàn)有技術難以完全精確解讀大腦的意圖和思維。目前，我國腦機接口技術面臨腦信號解碼、工程化與市場化、長期穩(wěn)定性及數(shù)據(jù)安全等挑戰(zhàn)。專家表示，我國腦機接口技術需要神經(jīng)科學、材料學、信息科學等多學科協(xié)同攻關，突破方向?qū)⒓性诨A研究、材料技術、算法優(yōu)化和臨床應用等方面。
賽迪研究院信息化與軟件產(chǎn)業(yè)研究所副主任 黃文鴻：推動我國腦機接口產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，應當堅持以應用為導向，特別是當前應以醫(yī)療場景為重點領域推進技術創(chuàng)新，從而解決實際臨床需求，形成可持續(xù)的發(fā)展模式。同時，建立完善的腦機接口技術標準、產(chǎn)品質(zhì)量標準以及科學倫理規(guī)范也至關重要，將為產(chǎn)業(yè)發(fā)展持續(xù)提供規(guī)范引領，形成有序創(chuàng)新環(huán)境。
數(shù)據(jù)顯示，2024年我國腦機接口市場規(guī)模已達32億元，年增長率為18.8%，預計2025年全年，這一數(shù)字將突破38億元，到2027年將超過55億元，年均增長率保持在20%左右。
（總臺央視記者 朱江 張偉 四川臺 濟南臺）
（央視新聞客戶端）
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