脑机接口技术,从科学幻想到技术爆发

大脑作为神经系统的最高级部分,每一条沟壑都蕴含着巨大的能量以及等待探索的奥秘。近半个世纪以来,关于 “脑机接口”这一前沿领域的研究俨然已经从最初的科学幻想逐渐进入技术爆发阶段。

脑机接口作为读写神经元动态网络数据的基本工具,据统计,截止2023年2月底,全球共有BCI相关研究论文9638篇,其中“神经系统疾病的治疗与康复、脑电信号的识别分析、神经电极开发与脑电信号采集、基于机器学习的脑电信号解码”是BCI论文的四大研究热点。

根据IncoPat全球专利数据库检索显示,截至2023年2月底全球共申请BCI相关专利2682件,其中“脑电信号处理、医疗和消费应用、BCI硬件开发”是目前三大技术重点。

近期,中科院上海微系统所副所长,脑虎科技创始人陶虎在接受媒体采访时表示,脑机接口产业尚处于商业探索阶段,目前全球提供脑机接口产品和服务的公司有200多家,主要集中在中国和美国,虽然美国始终是这个领域的引领者,但中国的发展潜力不容小觑。

未来,脑机接口技术将赋能元宇宙

脑机接口是一个复杂的系统,也是读写神经元动态网络数据的基本工具。如果简单把它拆解成几个重要模块的话,首先最重要的就是神经电极或者是脑电极,它是直接和大脑接触,用来采集和刺激神经元的这样的一个器械。

神经信号处理芯片,对原始信号进行放大或是滤波操作后,就会有神经编解码的芯片,将这些相对看起来没有规律的神经信号,通过神经编解码的方式进行解析。

这些神经采集或者刺激的电极跟神经信号处理的芯片,包括神经编解码芯片,非常合理的集成在一起,形成一个微系统。

随着元宇宙的兴起和国家政策大力支持元宇宙发展,业界很多人认为脑机接口是元宇宙孵化出来的前沿技术。陶虎提出,未来脑机接口技术将会赋能元宇宙。目前脑机接口领域尤其是非侵入式的脑机公司已经尝试在消费领域进行技术结合。

无限的想象力是驱动人类进步的推动力

陶虎认为,在过去的20年,脑机接口领域虽然一直是美国在引领,但正因为脑机接口还是一个相对比较新的领域,而且是相对比较交叉的领域,中国还是有机会做到平齐,甚至在某些点上、某些应用场景下做到直道超越的可能。

基础科学是技术进步的引领者,基础研究更是0-1的原始创新。脑虎科技的侵入式脑机接口技术是陶虎带领团队采用蚕丝蛋白牺牲层自体的微创植入技术,解决了神经电极在植入时产生创伤大的问题,只要打一个不到1毫米的微孔就可以顺利植入。

陶虎说,这是利用了蚕丝蛋白天然抗菌、可降解、力学强度高,相应地以蚕丝蛋白为主体的柔性电极将继承其自然属性,在生物相容性、机械强度上要比化工或化学合成材料制成的电极有优势,他坚持不断创新,期待蚕丝的这些优势也能体现在临床试验中。

好奇心造就了陶虎团队的点“丝”成金,古老的蚕丝在高科技的“塑造”下,将为未来智能社会、健康医疗、环境保护等技术领域带来革命性创新。

为什么人能进步,在陶虎看来,一是好奇心,人的无限想象力是驱使人类进步的一个巨大的一个这样的推动。二是毅力,任何有想象力的事情必须要通过坚持不懈的毅力去实现。