脑机接口： 解码人脑信号的临床挑战与跨界突破

人脑与机器的直接对话，已不再局限于科幻想象。在2025年中国脑机接口产业元年的背景下，政策支持、技术突破与临床应用正共同推动这一领域蓬勃发展。

 

 

近年来，脑机接口（BCI）技术正从科幻走向现实，成为医疗科技领域的一大热点。我国明确提出，到2027年实现脑机接口关键技术突破，2030年综合实力迈入世界前列。在这一目标的推动下，临床、科研与产业三方的合作正日益深化，共同推进脑机接口的创新与落地。

 

神经信号解码，核心技术挑战

脑机接口的核心问题是如何稳定、精准地捕捉并解析大脑信号。复旦大学附属华山医院吴劲松教授指出，电极植入的位置与长期稳定性是实现运动、语言或视觉等功能重建的关键。多模态影像导航是手术不可或缺的依托。“外科医生是视觉动物，没有影像，我们寸步难行。”他坦言。

产业界正在积极回应这一临床需求。阶梯医疗创始人李雪博士表示，传统刚性电极如“犹他阵列”易因机械不匹配引发免疫反应，导致信号逐渐衰减。其团队研发的超柔性电极厚度仅相当于发丝的1%，显著降低了免疫排斥风险。她提到，通过优化植入手法，“急性免疫反应一般在2–4周内消退，可大幅提升信号的长期稳定性”。

复旦大学王守岩研究员则从系统层面补充，脑机接口不仅是硬件问题，更需解码算法与神经机制深度融合。“既要了解信号来源，也要理解大脑工作原理”，他强调跨学科合作对实现精准解码的重要性。

 

技术创新突破，柔性电极与信号放大

复旦大学光电研究院研究员宋恩名指出，我国于2021年启动科技创新2030-脑科学与类脑研究重大专项，为脑机接口技术的发展提供了重要支持。目前传统脑机接口面临系统形态刚性、以及系统功能无信号放大导致的信噪比低等关键问题。

 

宋恩名，复旦大学研究员

针对这些挑战，超大规模有源硅薄膜晶体管技术可实现高密度脑电放大成像。宋恩名研究团队以崭新思路克服脑机接口应用的相关技术难题，为未来生物神经接口的电子系统做出突破性贡献。

在研发柔性高密度脑机接口的制备工艺上，团队取得了重要进展：在硅片上制备数以万计的硅薄膜晶体管阵列，使其与衬底脱离；通过柔性转移技术印制器件到目标柔性衬底；晶体管阵列埋线与互联，实现面向包裹全脑的电信号采集/放大。

 

特别值得一提的是，团队通过引入有源器件CMOS阵列的新型脑电映射技术，实现了更高信噪比（40dB）、高保真度（~100%）的脑电成像功能。宋恩名强调，业界和学界的紧密合作是实现技术攻克和产业落地的关键，并且植入安全性与长期稳定性是未来研究的重中之重。

 

多模态影像，从定位到调控的桥梁

多模态影像在脑机接口中的应用正不断拓展。李雪博士介绍，其团队开发的柔性电极在MRI环境中几乎不产生伪影，显著提高了癫痫病灶定位的精确度，“一根电极结合影像导航即可发现传统手段难以捕捉的病灶”。

王守岩研究员进一步总结了影像技术的三大功能：手术导航、神经机制研究与网络调控靶点定位。他举例说明，抑郁症治疗往往需要多靶点协同刺激，而影像技术有助于识别这些关键网络节点。他也坦言，国内在该领域仍落后于国际水平，亟需加强资源投入。

吴劲松教授强调，影像不仅是工具，更是理解大脑的“眼睛”。他呼吁产业界关注临床实际，提供可靠、直观且可解释的技术方案，避免“黑箱”操作。

 

临床应用转化，从基础研究到医疗产品

浙江大学脑机智能全国重点实验室郝耀耀研究员深入介绍了脑机接口在临床上的应用转化，特别是在医疗器械方面的应用。他指出，目前国内在脑机基础电极、芯片取得了一定的进展，然而无论是在技术参数还是在稳定性可靠性方面，与国外相比仍存在一定差距。

 

郝耀耀，浙江大学脑机智能全国重点实验室研究员

电极与芯片融合成集成化脑机微系统是走向临床应用的必然趋势，这需要解决全植入系统的封装及信号传输问题。郝耀耀表示，国内最近几年已有许多新的公司和企业出现，但在临床长期研究方面仍有待验证。

郝耀耀所在团队从2006年开始致力于脑接口和神经科学的研究与开发，经历了从动物实验到临床应用的全过程，并建立了完备的实验平台和支撑硬件平台。在案例分享环节，他介绍了一种治疗抑郁的新方法，通过对大脑特定脑区进行深脑刺激调控，抑郁指标可以迅速下降。

在全球范围内，这是一种领先和创新的治疗方案。目前，团队已经将该方法机器系统实行了商业转化，成立青石永隽医疗设备公司，进一步推进相关医疗产品的落地应用。

 

产学研融合，共同推动技术转化

在脑机接口从实验室走向市场的过程中，产学研多方协作显示出关键作用。王守岩研究员坦言，早期尝试中“每一个坑都是经验”，如今他积极推动建立脑机接口科创转化平台，整合医生、科学家和工程师资源。

李雪博士对此深有共鸣。她分享道，从科学家转变为企业创始人后，首要任务是理解产业逻辑：“研究追求颠覆创新，而产业注重成熟技术的高效整合。”她以阶梯医疗四年研发历程为例，指出系统设计、临床反馈与质量控制缺一不可。

吴劲松教授则从临床角度强调医生应主动参与产品设计，而非被动接受技术。他欣赏与产业界每周协力的工作模式，“从电极设计到手术流程共同打磨，真正实现了以临床问题为导向”。

 

临床应用，从癫痫治疗到功能重建

2025年9月，南方医科大学珠江医院成功实施了华南首例植入式脑机接口治疗癫痫手术。功能神经外科主任郭燕舞团队通过植入闭环脑部采集刺激系统（ANS），为一名12岁药物难治性癫痫患者实现精准神经调控治疗。

不同于传统神经调控手术，此次植入的ANS系统可通过长时程脑电监测与瞬时反馈，在癫痫发作前兆期即可阻断异常放电，从而有效降低发作频率。郭燕舞解释：“这就像给大脑装了‘智能刹车’系统”。

脑机接口技术在功能重建方面也取得显著进展。今年3月，丧失大部分语言功能的67岁渐冻症患者通过植入的“北脑一号”脑机接口设备，成功将脑电信号转化为“想说的话”，实现无线植入式中文实时解码。

 

技术进展，AI赋能与系统集成

人工智能技术也在提升脑机接口性能方面发挥重要作用。美国加州大学洛杉矶分校研发的一个非侵入性脑机接口系统，通过电极读取脑活动并利用机器学习优化行动操控力。

该系统有两个AI“副驾”：一个能帮助引导计算机光标，另一个能利用虚拟输入辅助机械臂任务。

在测试中，一位因脊髓损伤而腿部瘫痪的受试者在控制计算机光标的任务中，其表现提升为没有AI“副驾”辅助时的3.9倍。未瘫痪受试者在AI辅助后的表现是平时的2.1倍。
 

中国科学院上海微系统与信息技术研究所、复旦大学附属华山医院神经外科等团队在柔性脑机接口领域取得重大突破。他们开发的一种基于柔性高密度微电皮层脑电图（µECoG）电极阵列的高分辨率µECoG脑机接口，能够实现长期稳定且实时的运动解码。

这项研究借助微纳制造技术，使µECoG脑机接口的电极密度比传统临床电极阵列提高了64倍，显著提高了空间分辨率。

 

产业发展，从政策支持到市场格局

2025年7月，工业和信息化部等七部门联合发布《关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见》，明确提出“突破核心关键技术、培育重点产品、拓展应用场景”三大目标。

3月，国家医疗保障局发布《神经系统类医疗服务价格项目立项指南（试行）》，首次将脑机接口相关诊疗项目纳入医保支付范围，为技术临床转化提供资金保障。

地方层面，多省发力构建产业生态。浙江成立脑机接口创新联合体，整合高校、企业与医疗机构资源；山东出台专项补贴政策，支持脑机接口芯片研发；河南则通过举办“2025脑机接口技术创新发展论坛”，搭建产学研用交流平台。

目前国内脑机接口行业规模约38亿，预计2027年达55亿，再过5年约70亿。现阶段非侵入式产品占比80%以上，半侵入式和侵入式分享剩余市场份额。

尽管政策红利持续释放，脑机接口技术的临床应用仍面临多重挑战。以脑深部肿瘤定位为例，传统术中导航依赖医生经验，误差率高达20%-30%，而虽然最新试验将精度提升至5%以内，但非侵入式设备在复杂场景下的表现仍显乏力。

技术层面，非侵入式脑机接口受限于颅骨对信号的衰减作用，难以捕捉深层脑区的微弱电信号；侵入式设备虽能获取高质量信号，却面临生物相容性材料匮乏、长期植入引发炎症反应等问题。脑电信号的个体差异性与神经活动的非线性特征，导致现有解码算法在复杂任务中准确率下降。

伦理层面，脑机接口的“人机融合”特性引发数据隐私争议。脑信号数据包含个体思维模式、情绪状态等高度敏感信息，一旦泄露可能被用于心理操控或非法监控。

 

未来展望，从临床应用到日常生活

脑机接口技术未来的发展前景广阔。脑机接口产业联盟秘书长李文宇认为，我国脑机接口正处在从实验室走向产业化的关键窗口期。技术层面，脑机接口正由1.0阶段的“感知调控分离”向2.0阶段的“闭环调控与交互感知”演进。

未来3到5年，脑机接口将进入“3.0时代”，呈现出“感调控一体化、系统智能化、交互融合化”的技术特征。应用方面，脑机接口技术已在医疗辅助沟通、神经康复等方面服务特定人群。伴随医疗健康、消费电子、辅助驾驶等场景需求逐步释放，脑机接口将在情绪监测、脑疲劳预警、专注力提升、认知训练、家庭自动化等方面逐步实现场景落地。

 

来源：荣格-《医疗设备商情》

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