病患用意念操控輪椅在小區(qū)遛彎，指揮機(jī)器狗作為“身體延伸”取回外賣(mài)……腦機(jī)接口正以其革命性的潛力，從實(shí)驗(yàn)室走向患者真實(shí)的生活場(chǎng)景，將“物隨心動(dòng)”變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

2025年，中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心研究員趙鄭拓、李雪團(tuán)隊(duì)聯(lián)合相關(guān)機(jī)構(gòu)成功完成了三例侵入式腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)。在侵入式腦機(jī)接口技術(shù)方面，我國(guó)成為繼美國(guó)后全球第二個(gè)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段的國(guó)家。

在團(tuán)隊(duì)開(kāi)展的第一例侵入式腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)中，受試者的控制對(duì)象是電腦、平板；而在第二例中，控制對(duì)象已從二維的電子屏幕拓展至三維的物理外設(shè)：智能輪椅和機(jī)器狗。

實(shí)現(xiàn)這樣的跨越，不僅需要解碼受試者“向左”“向右”的簡(jiǎn)單意圖，更需實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定、低延遲的精準(zhǔn)控制，以應(yīng)對(duì)真實(shí)環(huán)境中復(fù)雜的路面狀況和交互任務(wù)。

“我們開(kāi)發(fā)了高壓縮比、高保真的神經(jīng)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，并創(chuàng)新性地融合了多種數(shù)據(jù)壓縮方式。”趙鄭拓介紹，這套混合解碼模型，即便在神經(jīng)信號(hào)相對(duì)嘈雜的環(huán)境中，也能高效提取有效信息，將腦控性能整體提升15%—20%。

真實(shí)環(huán)境充滿(mǎn)聲、光、電磁等各類(lèi)噪聲，受試者自身的生理、心理狀態(tài)也會(huì)波動(dòng)。為此，團(tuán)隊(duì)引入了神經(jīng)流形對(duì)齊技術(shù)，其核心是從高維、多變的神經(jīng)信號(hào)中，提取出代表使用者核心意圖的、穩(wěn)定的低維特征，確保解碼器輸入端的魯棒性。

團(tuán)隊(duì)研發(fā)的在線(xiàn)重校準(zhǔn)技術(shù)，則使系統(tǒng)能在日常使用過(guò)程中，實(shí)時(shí)、無(wú)聲地微調(diào)解碼參數(shù)，從而使系統(tǒng)性能始終保持在高位。

最關(guān)鍵的是響應(yīng)速度。人體自然神經(jīng)環(huán)路的傳導(dǎo)延遲在200毫秒左右。而團(tuán)隊(duì)通過(guò)自定義通信協(xié)議，將腦機(jī)接口系統(tǒng)從信號(hào)采集到指令下發(fā)至外設(shè)的端到端延遲，壓縮到100毫秒以?xún)?nèi)。這使得受試者的控制體驗(yàn)更為流暢自然，意念與動(dòng)作實(shí)現(xiàn)幾乎同步。

“隨著受試者對(duì)腦控外設(shè)的熟練使用，完成任務(wù)所激活的神經(jīng)元數(shù)量會(huì)逐漸減少，單個(gè)神經(jīng)元的調(diào)控效率和貢獻(xiàn)度得到提升，認(rèn)知負(fù)擔(dān)大幅降低。”趙鄭拓介紹，受試者如今僅需花費(fèi)很少的腦力就能控制輪椅等設(shè)備，達(dá)到將外設(shè)內(nèi)化為“身體一部分”的境界。

另?yè)?jù)了解，團(tuán)隊(duì)第三例侵入式腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)已順利完成。基于臨床試驗(yàn)的成功驗(yàn)證與數(shù)據(jù)積累，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了第一代高通量無(wú)線(xiàn)侵入式腦機(jī)接口系統(tǒng)（WRS01）的升級(jí)版WRS02，后者在多個(gè)維度實(shí)現(xiàn)跨越式升級(jí)，通道數(shù)提升至256。WRS02的首例前瞻性臨床試驗(yàn)即將于近期開(kāi)展。

應(yīng)用腦機(jī)接口技術(shù)，安全是“生命線(xiàn)”。

趙鄭拓介紹，團(tuán)隊(duì)耗時(shí)10年開(kāi)發(fā)的超柔性電極技術(shù)是WRS01實(shí)現(xiàn)應(yīng)用效果和保障使用安全的基礎(chǔ)。“我們的電極是目前全球最小尺寸的神經(jīng)電極，約為頭發(fā)絲直徑的1/100。電極彎曲時(shí)產(chǎn)生的作用力，與兩個(gè)細(xì)胞間的相互作用力差不多，這使它能與腦組織兼容，減少免疫反應(yīng)。”他說(shuō)。

從上游的電極、芯片、算法等，到中游的系統(tǒng)集成、測(cè)試以及整機(jī)解決方案，再到下游的醫(yī)療健康領(lǐng)域，侵入式腦機(jī)接口的產(chǎn)業(yè)鏈非常長(zhǎng)。每一環(huán)都要走得扎實(shí)，才能支撐起規(guī)模化應(yīng)用。“中國(guó)發(fā)達(dá)的供應(yīng)鏈，給予了我們極大的支持。”李雪說(shuō)。

腦機(jī)接口的價(jià)值實(shí)現(xiàn)，也離不開(kāi)外部智能設(shè)備的發(fā)展。趙鄭拓表示，與外部智能生態(tài)的協(xié)同，是腦機(jī)接口技術(shù)產(chǎn)業(yè)化落地的關(guān)鍵之一。隨著電動(dòng)輪椅、機(jī)器狗、人形機(jī)器人等智能外設(shè)的成熟與普及，腦機(jī)接口的“意念控制”有了更多用武之地。團(tuán)隊(duì)將以開(kāi)放的心態(tài)主動(dòng)與各類(lèi)智能設(shè)備、應(yīng)用平臺(tái)等合作，共同定義控制協(xié)議和應(yīng)用場(chǎng)景，加速推動(dòng)新品臨床轉(zhuǎn)化與應(yīng)用驗(yàn)證，讓腦機(jī)接口技術(shù)真正走向臨床落地應(yīng)用。