“把病人變成正常人，把正常人變成超人”

《頭號玩家》和《賽博朋克2077》中的場景正在走進現(xiàn)實。今年4月，腦虎科技聯(lián)合復旦大學附屬華山醫(yī)院、中國科學院上海微系統(tǒng)所等團隊宣布，他們在臨床試驗中以半侵入式的方式為一名19歲的右側額葉癲癇患者植入自主研發(fā)的256通道柔性腦機接口后，該患者成功實現(xiàn)了對《王者榮耀》《黑神話：悟空》等復雜游戲的精準腦控操作。

6月14日，中國科學院腦科學與智能技術卓越創(chuàng)新中心趙鄭拓研究組及李雪研究組聯(lián)合復旦大學附屬華山醫(yī)院吳勁松/路俊鋒團隊宣布，成功開展中國首例侵入式腦機接口的前瞻性臨床試驗，受試者是一名高壓電事故導致四肢截肢的男性，患者3月植入腦機接口后，通過2至3周的訓練實現(xiàn)了用意念下象棋、玩賽車游戲，且達到了跟普通人控制電腦觸摸板相近的水平。

這兩項成果表明，中國關于腦機接口的應用進程，跟上了大洋彼岸同行的步伐。2024年3月，伊隆·馬斯克創(chuàng)立的腦機接口公司Neuralink就曾表示，四肢癱瘓的受試者NolandArbaugh在被侵入式植入Neuralink的腦機接口后，成功通過腦機接口意念暢玩國際象棋和策略游戲《文明4》。

“患者在被植入腦機接口后，需要大概10天（累計19.87小時）的訓練來適應用腦機操控游戲的使用邏輯，10天后患者就能以跟正常人相差無幾的操作精度打游戲了。”腦虎科技創(chuàng)始人兼首席科學家陶虎對《第一財經》雜志表示。每秒比特數(shù)（BPS）是業(yè)界用來評估人類對電腦光標控制精度的參數(shù)，入門玩家操作光標的BPS值在4到5，而腦虎科技的受試患者在植入腦機接口后經過不到10天的訓練達到了4.07BPS的水平。

利用腦機接口技術操作游戲，操作精度和速度的上限其實會比常規(guī)玩法更高。普通人點擊鼠標，大腦信號要經由神經傳遞并轉化成肌肉信號才能執(zhí)行點擊的動作，但腦機接口能直接將大腦信號和游戲連通，實現(xiàn)用意念直接控制。Neuralink就曾聲稱，其受試者Arbaugh在被植入腦機接口后，控制光標的能力持續(xù)增長，已達到8BPS—這一數(shù)據(jù)直觀展現(xiàn)了腦機接口在人機交互領域的潛力。

讓用戶通過腦機接口打游戲，所需環(huán)節(jié)聽起來并不復雜—首先通過腦電極捕捉電信號，再傳導給腦機芯片處理解碼，最后發(fā)送到計算機系統(tǒng)上執(zhí)行指令—但走到這一步，研究人員花了20年。

2005年，美國布朗大學的研究團隊完成了首個大腦運動皮層腦機接口設備植入手術，為一名四肢癱瘓的患者植入了一個4毫米見方、包含100個微小電極的腦機接口設備，使他能通過運動意圖控制電腦光標、電視機和機械手臂。

然而，當時的腦機接口需要持續(xù)在頭頂外連接一個充電器大小的基座，這使得頭皮的創(chuàng)口始終面臨部分暴露，有可能感染的風險。彼時，腦機接口的信號效果也不太穩(wěn)定，科學家需要每天矯正系統(tǒng)。而且由于電極受限，傳感器對腦電信號的檢測能力幾個月后就出現(xiàn)了下降。最終，科學家選擇了拆除腦機接口裝置。

2011年至2013年，有研究團隊先后在兩名病例身上實現(xiàn)了讓他們通過腦機接口用意念操控機械臂拿起水杯、給自己喂水的試驗。這項試驗加強了信號穩(wěn)定性，但依然沒能擺脫腦機外接巨大裝置的問題—腦控喝水已經是彼時腦機接口所能實現(xiàn)的較大極限。

要讓腦機接口采集到某個行動的特定信號，需要克服的是茫茫腦海的“巨大噪音”。因為大腦是高度發(fā)達的信息系統(tǒng)，每一刻都有巨量的神經信號在腦際中穿梭。正如浙江強腦科技的創(chuàng)始人韓璧丞所說，就像“在喧囂的海邊，試圖聽到50公里外蚊子扇動翅膀的聲音”。

行動的復雜性增加，需要克服的困難也會指數(shù)級遞增。比如實現(xiàn)水杯抓取，腦機接口只需要捕捉特定運動皮層的特定信號，而打游戲時的每個操作和決策，都要求大腦多個分區(qū)的協(xié)同，這意味著腦電極需要及時捕捉并識別來自多個分區(qū)的電信號，而腦機芯片需要快速解碼這些信息并傳遞出落實在屏幕上的具體行動指令。

一旦實現(xiàn)了對復雜行動的控制，其他相對基礎的行動也可以利用腦機接口完成了。“患者無論是想打游戲，還是想喝水，操作輪椅，甚至控制智能家居，我們研發(fā)的這套設備都是通用的。”陶虎表示。腦虎科技正在構建一個用腦機接口上網的未來。“腦機接口領域也有‘操作系統(tǒng)’，腦虎科技目前已經開發(fā)了自己的系統(tǒng)，未來它或許能接入微信、淘寶、抖音等應用程序，讓消費者不僅能用意念打游戲，也能用意念聊天、購物、刷視頻。”

相比20年前，今日腦機接口的裝置已經非常輕巧。Neuralink研發(fā)的腦機接口裝置，由一個硬幣大小的腦控植入體和極細的電極組成。腦虎科技研發(fā)的腦機接口裝置，則由一個硬幣大小的腦控植入體和一個口香糖包裝紙般的柔性薄膜片組成。

腦機接口裝置還正在擺脫線的束縛。清華大學醫(yī)學院洪波團隊研發(fā)的無線微創(chuàng)腦機接口，2024年年底入選了《自然》雜志發(fā)布“2025年值得關注的科學事件”。這款腦機接口采用了近場無線供電和無線傳輸信號，無需電池且終身可用。腦虎科技也開發(fā)出了無線的腦機接口裝置，預計今年開展臨床試驗。

腦機裝置目前主要可以分為三類：侵入式、半侵入式、非侵入式。侵入式需要打開患者顱骨，把腦機電極安置在皮層內部，其優(yōu)勢是電極所能收集到的電信號更加清晰，隱患則是容易對大腦造成損傷，帶來創(chuàng)口感染和電極結痂。馬斯克的Neuralink是侵入式的代表；半侵入式則指腦機裝置不需要完全打開顱骨，無需深入大腦皮層，而是通過微創(chuàng)將腦機接口裝置安裝在大腦硬膜上方或下方，其優(yōu)點是不會傷害神經組織，患者大腦損傷的風險相對低，但是對腦機接口捕獲電信號的能力要求較高，腦虎科技在實現(xiàn)腦控游戲時便應用了半侵入式的方案。非侵入式則完全不需要制造創(chuàng)口，僅需把腦機裝置放在頭皮上，可想而知，其所能獲取的電信號極其不清晰，需要在頭皮上鋪設大量傳感器才能獲取到勉強可用的信號。

腦機接口的分類

生產腦機接口植入設備的公司及產品簡介

相比國外同行，中國在電信號、植入技術上擁有相對優(yōu)勢。因為電信號的處理能力更強，中國的科研團隊得以在顱骨外用半侵入式的手法就實現(xiàn)一些侵入式植入后才達成的功能。比如，Neuralink需要利用鋼針輔助電極插入腦組織，這不僅容易增加對腦組織的傷害，而且隨著鋼針的抽離，腦機接口的裝置也可能出現(xiàn)位移，造成定位與計劃不同步的結果。而像腦虎科技等中國團隊，則采用了可降解的蠶絲蛋白包裹輔助電極植入。因為可降解，蠶絲蛋白無需被抽離，腦機接口也就幾乎不會出現(xiàn)位移。

但在腦機芯片上，中國還處于相對劣勢的地位。這既源于中國在腦機研究上起步晚，也源于中國半導體產業(yè)的發(fā)展落后于美國。不過陶虎并不太擔心，“目前腦機芯片的制程需求還遠遠沒到接近目前集成電路先進制程的水平，所以中國腦機公司并不會因為先進制程缺乏和Neuralink等國外同行存在明顯代差。”

目前，中國在半侵入式腦機接口技術上已經處于全球領先水平，侵入式腦機接口技術也在加速追趕。“在中國，我很有信心的一點是：一旦出現(xiàn)0到1的突破，1到100的突破會來得很快。”神經生物學家、北京腦科學與類腦研究所所長羅敏敏對《第一財經》雜志說。

不過在陶虎看來，相比概念較為模糊的半侵入式，使用非侵入式的手段達到侵入式的效果才應當是業(yè)界未來需要持續(xù)努力的方向，因為這無疑是對人體傷害最小的。“其實只要腦機接口的安放需要手術制造創(chuàng)口、打開患者的頭部，都應當算是侵入式，都有幾率對大腦造成不可逆的改變，遭遇人體的排異反應。”陶虎說，“一切都應該從臨床的實際出發(fā)，從病人的安全角度考慮。”而這需要努力提高腦機接口在頭皮外獲取信號和處理信號的能力。

資本市場已顯示出對腦機接口的關注熱度。中國腦機接口實現(xiàn)意念操控游戲的消息傳出后，港股腦機接口板塊3天漲超16%，A股腦機概念板塊6月17日單日漲超6%。Neuralink則在當?shù)貢r間6月2日宣布，公司在最新一輪融資中籌集了6.5億美元。

腦機接口技術的應用前景令人期待，畢竟它的確有望幫助治愈一些疾病，比如使失明患者復明。當?shù)貢r間6月17日，馬斯克在YCombinator論壇上公開表示：Neuralink計劃在未來6至12個月內開展首例視覺植入手術，屆時，只要大腦視覺皮層完好，即使是完全失明的患者也能通過該技術看到世界。馬斯克透露，Neuralink給一只失明猴子植入視覺設備后，它已穩(wěn)定復明達3年時間。

一些神經性疾病也有望受益于腦機接口。物理治療中的重復經顱磁刺激技術，早在2008年就被美國FDA用于治療難治性抑郁。如今，隨著研究的深入，科學家發(fā)現(xiàn)利用腦機接口向大腦皮層的特定區(qū)域發(fā)送刺激，甚至有可能緩解阿爾茨海默癥。

此外，當?shù)貢r間6月12日，《自然》雜志發(fā)布一項研究，美國加州大學戴維斯分校的研究團隊開發(fā)了一種腦機接口，并為一位因患上漸凍癥而喪失了清晰說話能力的45歲男子植入了該設備，在發(fā)出有說話意圖的神經活動信號后的10毫秒內該男子便可以說出話語，還能以三種音高哼唱出一串音符。

不過圍繞腦機接口的倫理質疑也一直存在。通常驗證一個信息處理單元是否安全，可以采用黑箱法或白箱法—前者基于拆解，分析輸入輸出的對應關系；后者則是基于對原理的完全了解而內部分析。然而針對腦機交互，人類無法采取這兩種方法，因為人類既無法拆解大腦，也不夠了解大腦。陶虎認為人類終有一天能理解大腦，但他也承認，這個過程就像螞蟻攀登珠穆朗瑪峰，距離終點還十分遙遠。

監(jiān)管機構目前僅把腦機應用局限在醫(yī)學領域。國家藥品監(jiān)督管理局在2025年3月發(fā)布的文件中明確將腦機接口技術產品歸類為“高端醫(yī)療器械”，并要求按照醫(yī)療器械標準監(jiān)管。3月，國家醫(yī)保局發(fā)布《神經系統(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植入費和取出費、非侵入式腦機接口適配費等價格項目，這意味著通過醫(yī)保獲得腦機接口治療的未來，已經可以期待。

侵入式腦機接口的接入成本并不是很高。陶虎透露，目前一例病例應用侵入式腦機接口的成本，最低可能僅需數(shù)萬元。不過，腦機接口還需要更多試驗數(shù)據(jù)。盡管人類大腦對同一行為的電信號反饋有規(guī)律可循，但目前的臨床試驗數(shù)據(jù)還不足以支持一套“萬能”腦機接口方案。腦虎科技已經臨床試驗了50余例受試者，依然沒找到經充分驗證的規(guī)律。目前每接觸一例新患者，科研人員仍需針對其電信號定制一套方案。

在陶虎看來，腦機接口未來將會相繼迎來兩個“里程碑”事件：第一個里程碑是在治愈某種腦部疾病方面擁有了非它不可的獨特性和優(yōu)越性，比如漸凍癥、高位截癱、失明等；第二個里程碑則是腦機接口能幫助人類做到本身做不到的事，比如人類看不到的能通過腦機接口看到，聽不到的能通過腦機接口聽到，即“把病人變成正常人，把正常人變成超人”。

“第一個里程碑事件應該未來5年左右就可以實現(xiàn)，而在未來50年，有希望看到《頭號玩家》里的場景成為現(xiàn)實。”陶虎說。