让失语的渐冻症患者重建交流能力,高位截瘫的患者用意念玩上电脑游戏……这些曾经只能出现在科幻作品中的画面,正通过脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)技术在现实生活中上演。
浙商证券发布的研报指出,脑机接口市场潜力巨大,仅从医疗类市场看,麦肯锡预测脑机接口医疗应用市场规模有望在2030年达到400亿美元,并于2040年达到1450亿美元。另据量子位的测算,目前我国脑机接口设备的市场规模在十亿级,约占全球市场总份额不足十分之一。到2040年,我国脑机接口行业综合市场规模有望超过1200亿元。
复旦大学神经调控与脑机接口研究中心主任、类脑智能科学与技术研究院副院长王守岩将脑机接口技术的发展分为四个方向,分别是“读脑”(运动、言语、记忆与意识解码)、“写脑”(神经功能调控与重建)、“读写交互”(大脑编程)与“脑智融合”(类脑智能与数字生命)。
在这场全球科技的竞速赛中,政策红利正加速中国脑机接口的产业化进程。尤其自2025年以来,国家和地方层面更是密集推出各项政策措施,以推动脑机接口产业发展。
资本亦闻风而动,A股脑机接口板块在今年迎来新一轮的上涨。同花顺数据显示,自今年以来,脑机接口板块指数涨幅超过20%,包括汉威科技(300007.SZ)、荣泰健康(603579.SH)、优刻得(688158.SH)、岩山科技(002195.SZ)等在内的多只概念股年内涨幅均超过50%。
对于未来5到10年内全球脑机接口技术的发展,王守岩认为,欧美国家不像中国有这种跨越式发展的模式,尤其是美国在脑机接口领域的发展可能放缓,而中国得益于国家战略支持、庞大的市场需求和丰富的技术储备等优势,或有望迎来弯道超车、快速发展的机遇。
让“读懂大脑”成为可能
王守岩:侵入式脑机接口主要针对药物难治性的重症患者,如晚期帕金森病、严重癫痫等, 开颅手术毕竟是有风险的,因此选择侵入式脑机接口需要严格评估手术风险和收益比;非侵入式脑机接口适用于轻症慢病患者,如早中期抑郁症患者可以进行无创迷走神经刺激,这类技术具有安全性高、可重复治疗等优势。
北方经济网:您在演讲中提到,脑机接口技术在难治性脑病当中有着广泛的应用,但在过去数十年的探索当中,只有帕金森领域的治疗效果最突出,原因是什么?
第二,则是得益于长时间的研究积累。实际上,人类在神经调控治疗帕金森领域已经进行了长达20年的研究,正是经过这样漫长的科研积累,才有了今天这样的应用效果,这是一个科学发展的过程。
北方经济网:经颅磁刺激为什么在抑郁症上有这么高频次的应用?
从治疗费用来看,脑深部电刺激单套系统约20万元,采用可充电设计,每周充电一次,适用于需要长期治疗的患者。除帕金森病外,还可用于多种神经系统疾病。经颅磁刺激则是按次收费,单次治疗费用约200元,具有较高的性价比优势。
王守岩:第一是手术风险,作为新的手术范式,侵入式脑机接口植入手术在电极、器械设备植入时对于位置精准度要求极高,若放置不好可能造成脑组织损伤;第二是设备的性能风险,作为创新设备,早期可能存在设备故障或失效的可能性,此外,长期使用的稳定性问题亦是挑战;第三是治疗效果风险,作为一种创新疗法或器械,其失败率会比较高,且长期疗效需要持续观察。
第二,强化临床前验证,通过灵长类动物实验等充分验证设备的可靠性,降低来自创新设备本身的风险。
北方经济网:您将脑机接口技术的发展路线分为“读脑、写脑、读写交互、脑智融合”四个阶段。在您看来,目前,国内外脑机接口技术的发展分别处于哪个阶段?
例如,在“读脑”和“写脑”这两个方向上,国内已与国外已基本同步,但在“读写交互”技术上,虽然各有优势,但发展相对国外仍稍慢一些,如美国医疗科技公司美敦力的闭环脑深部电刺激(DBS,又称“脑起搏器”)已获批上市,而中国的品驰医疗、景昱医疗等企业虽拥有类似产品,但仍处于研发阶段,尚未进入临床。
北方经济网:与国际水平相比,国内的优势和差距分别是什么?
其次是技术储备和人才优势,我们在脑机接口领域的研究基础和科研人才储备丰富。根据我们团队统计的数据,自2022年起,我国在脑机接口领域的学术论文发表数量就已超越美国,位列全球第一。
当然,我们也应清醒地认识到存在的差距,一方面是原始创新能力有待提升。真正的原始创新需要承受大量失败的风险,才能迎来一次突破性的成功,但国内目前鼓励创新、包容失败的科研环境和转化机制仍待提升。
北方经济网:当前国内脑机接口临床转化面临的主要挑战是什么?如何解决技术研发与临床需求之间的脱节问题?
在完整的创新链条中,前端的基础研究和后端的商业化都相对完善,但中间的高风险转化阶段却缺乏系统性支持。这个关键环节恰恰需要政府主导建立公益性的科技转化平台。
北方经济网:近年来,国家对于脑机接口领域的支持力度不断加大,相关政策也密集出台。您如何看待这些政策的推出,是否意味着脑机接口技术距离大范围临床应用日益接近?
这些政策的密集推出,有利于加快脑机接口技术的转化与落地,如降低临床试验成本,特别是针对新适应症的研发投入;同时,明确收费机制也可以加快商业化进程,提升企业融资能力。
数据集建设面临多重挑战
王守岩:当然可以,美国脑机接口公司Synchron目前已经与英伟达达成合作,将血管内脑机接口与大语言模型相结合,形成了“BCI+AI”的新模式。
其次,在设备控制上,由于解码精度提高,脑机接口设备的响应准确性和流畅度也会随之增强。例如,原先控制机械臂可能需要大脑“想”多次才能响应一次,解码精度提高后,可能只需“想”一次就能响应,控制的误差减少,流畅度也会增加。
王守岩:目前,大部分是医院在做脑机接口的数据集,一是患者资源主要集中在医院,二是部分医院承接了国家关于建立脑机接口专项数据库的科研任务。此外,少数企业出于产品研发的需求,也在采集脑电数据。
第二,成本高昂。做数据集,尤其是和医疗相关的高质量数据集,它的成本是很高的。在采集数据的过程中,投入的设备成本是一方面,此外还有被试成本、人力投入,比如我们做的脑影像数据,单人的采集成本平均近2万元。除了要支付费用给被采集者,还要投入大量的人力进行数据的采集、审核、清洗、交叉验证等等。
北方经济网:脑机接口技术涉及患者隐私和伦理问题,您认为在技术推广过程中应如何平衡创新与伦理风险?
从伦理角度来说,在脑机接口技术的应用上,相比数据隐私,现阶段更应该关注治疗的有效性与安全性,以及对患者生活质量的实质改善。
北方经济网:您怎么看未来5~10年全球脑机接口技术的发展?中外发展会出现哪些差异?
未来,国内无论是从基础神经科学、材料学、技术还是临床,都会进入到非常蓬勃发展的阶段,因为发展脑机接口已经上升为国家战略,从中央到地方都在集中资源推动这一领域的发展,北京、上海等地已展开布局。
脑机接口不仅代表一个新兴产业,更代表了中国科技变革范式的发展。未来,我们一定能看到脑机接口相关技术和设备在我们的生活、医疗上有更广泛的应用。
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