21世紀經濟報道
2023-12-25 
“腦機接口”未來已來：數字生命時代如何實現商業化落地？
在電影《流浪地球2》中，男主的女兒去世了，但她的意識通過芯片存留下來，并通過類腦芯片驅動的人工神經網絡進行自主學習，不停成長。這種不依賴大腦的正常輸出通路（即外圍神經和肌肉組織）就可以實現人腦與外界（計算機或其他外部裝置）直接通信的系統就是腦機接口（Brain-Computer Interface, BCI）。
這一概念聽起來神乎其神，但事實上腦機接口的學術論證和應用實踐已有幾十年的歷史，部分產品也已經應用到現實生活中。在國內，也有不少企業在這一賽道投入了大量研發精力。
在首屆南渡江智慧醫療與康復產業高峰論壇上，嘉賓們認為腦機接口最先落地方向在嚴肅醫療、大健康和輔助生活、游戲娛樂領域。通過把康復和腦機接口技術結合主要是基于主動康復原則，而主動康復一次好于一百次的被動康復。另外，在嚴肅醫療場景下，半侵入式腦機接口有望率先實現產業化。在非嚴肅醫療領域，非侵入式腦機接口也將會最早得到應用。
“2023年，腦機接口迎來發展‘元年’，針對腦機接口產業國家也出臺了一系列政策予以產業推動，而當前，各方對腦機接口的了解度不斷提升，推動產業實現高速發展。”芯原股份創始人、董事長兼總裁戴偉民說。
從資本市場來看，投資者對于這一行業也保持較高的熱情。據行業研究統計數據，2014年-2023年8月，中國腦機接口行業發生融資事件超170起，已披露融資總額近60億元。而在近期，擁有國內自主研發腦機芯片企業景昱醫療開啟IPO進程，上市輔導備案登記獲證監局受理。此外，備受關注的馬斯克旗下腦機接口公司Neuralink正式啟動首次臨床試驗。上個月底，Neuralink也被曝再融資4300萬美元。
可以說，全球腦機接口市場正快速升溫。不過也有業內人士認為，腦機接口距離臨床仍有一定的距離，未來難以預判。那么，腦機接口這一賽道的前景究竟如何？未來該如何實現商業化落地？
腦機接口迎高速增長期
之所以諸多企業及投資人將目光瞄準腦機接口這一賽道，也是由于市場需求旺盛。
從臨床需求來看，數據顯示，腦血管病已經位居我國居民死亡原因和致殘原因首位，我國新發200-250萬例/年，年均增長8.7%。同時，腦損傷/脊髓損傷也存在較大的未被滿足的需求，我國腦損傷患病率為12.99/10萬人，中重致殘率10%。另外，神經退行性疾病中，65歲以上人群阿爾茲海默癥患病率4%，帕金森患病率2%。
針對腦病治療，醫學界曾嘗試過開顱手術、植入電極、電刺激、磁刺激、超聲波治療、光治療等多種辦法，但各有其局限性。如此，腦機接口賽道的市場前景廣泛。
根據公開信息，按照信號采集方式的不同，腦機接口分為侵入式和非侵入式兩種。前者通過有創方式，對深入到顱骨以下的組織進行信號采集和記錄，侵襲式腦機接口需要植入手術，有出血、感染的風險，造成局部的神經元損害和膠質細胞疤痕形成。因此，目前美國的FDA和歐洲的MDR都不認可其在臨床的大規模應用。
談及目前腦機接口的發展現狀，上海腦虎科技有限公司創始人、CEO彭雷介紹，全球腦機接口技術已推進至產業發展期。1924年BCI雛形誕生，1929年BCI首次進行人體實驗。1970-1999年，概念論證期。BCI概念被證實提出，歐美學者定義是沿用至今的幾種范式。在此階段，Jacques J. Vidal在1977年首次實現用腦電波控制光標走迷宮腦機接口底層技術，正式提出了“腦機接口”概念；2000年-2019年技術爆發期。聚焦于實現BCI的技術路線，我國針對BCI的研究有重要突破。在此階段，2015年加州理工神經科學家在一位四肢癱瘓的病人大腦中植入芯片，幫助其喝到一口冰啤；2002年至今，產業發展期，專利申請爆炸式增長，國內外企業加速產業布局。在此階段，清華大學課題組2022年采用了3個顱內電極進行微創植入腦機接口，實現受試者打字速度達到每分鐘12個字符。
彭雷進一步介紹，目前侵入式腦機接口產業誕生了三大主要路線。一是，硅基硬質電極系統。可同時記錄96通道，可應用于臨床，但需開顱，而在此路線下，硬質也易剪切腦組織；二是，血管電極系統。可同時記錄16通道，可應用于臨床，從頸靜脈植入，但只能記錄場電位；三是，柔性電極系統。可同時三維記錄1024通道，由機器人開顱自動植入，但目前尚未實現臨床應用。
“腦機接口系統本身比較復雜，它的特點是交叉學科，涉及到醫療器械、芯片、材料、算法、機器人、醫學、倫理、神經科學、心理學等不同學科，另外需要最大限度利用技術最低限度損傷大腦。根據我們的觀察，2021年這個行業進入產業化的加速期，而后續該產業也需要實現手術的植入要實現創口越來越小，解決變化縫、變化孔、長期在體這三方面的核心問題。”彭雷說。
市場應用場景廣泛
在今年，由埃隆·馬斯克聯合創立的腦機接口公司Neuralink宣布重大進展：公司已獲美國食品和藥物管理局(FDA)的批準，可以開始在人體上做臨床試驗了。此前，Neuralink試過在老鼠，豬和猴子的大腦植入腦機接口芯片。
而一直以來，腦機接口的應用與人體的案例也在不斷出現。2014年，一位癱瘓患者借助腦機接口和機械外骨骼在巴西世界杯上完成了開球，而為他提供治療的則是美國元老級腦機接口企業Brain Gate。2021年4月，該企業又在IEEE Transactions on Biomedical Engineering期刊上發表最新研究，兩名癱瘓的臨床試驗參與者使用帶有無線發射器的BrainGate系統在標準平板電腦上指向、單擊和鍵入。研究表明，無線系統傳輸的信號與有線系統幾乎相同，參與者實現了類似的點擊精度和打字速度。
2020年1月，在浙江大學發布的國內首例植入式腦機接口臨床研究成果中，一位72歲的高位截癱志愿者在植入Utah陣列電極后，能夠利用大腦運動皮層信號精準控制外部機械手臂，完成進食、飲水和握手等一系列上肢重要功能運動。這也證明了高齡患者利用植入式腦機接口進行復雜而有效的運動控制是可行的，為因老年癡呆、腦卒中、腦腫瘤疾病而失能的患者帶來恢復正常生活的希望。
國信證券研報顯示，目前全球提供腦機接口產品和業務的公司有兩百余家，主要集中在美國和中國。互聯網科技巨頭紛紛介入腦機接口領域，谷歌、微軟、Facebook等科技巨頭也開始布局開發底層技術。
另據研究機構Data Bridge Market Research公布的最新數據顯示，2022年腦機接口市場規模為17.40億美元，預計到2030年將達到56.92億美元，期內年復合增長率為15.61%，市場潛力巨大。此外，麥肯錫預測未來10到20年，全球腦機接口產業將產生700-2000億美元經濟價值。
對于腦機接口的應用場景，人工智能與數字經濟廣東省實驗室（廣州）常務副主任、華南理工大學教授李遠清介紹，腦機接口的應用領域非常廣泛，可以運用在有殘疾人功能輔助、心理健康干預、專注力的訓練等領域，除了對于大腦本身的干預、康復外，也有望在軍事領域予以運用。
“目前，市面上進行腦機接口布局的公司及相關產品有很多，已經有不少康復機器人、睡眠輔助產品實現了應用落地，而后續我們也認為，專注力訓練、癱瘓群體輔助等領域有望加速實現應用落地。”李遠清教授說。
為此，今年工信部也發布消息指出，工信部正積極培育未來產業，增強發展新動能。腦機接口是生命科學和信息技術深度交叉融合的前沿新興技術，將通過揭榜掛帥發掘培育一批掌握關鍵核心技術、具備較強創新能力的優勢單位，突破一批腦機接口標志性技術產品、加速產業落地應用。
實現商業化落地成方向
腦機接口作為醫療器械行業，從研發到落地的整個周期十分漫長。按照現有規律，腦機接口產品的落地起碼要6到7年的時間。
對此，景昱醫療創始人兼董事長寧益華也曾直言：更應該看腦科學發展未來的十年、二十年會怎樣。
有券商醫藥行業分析師對21世紀經濟報道記者表示，未來腦功能疾病會是人類一個最主要要攻克的地方，在這個過程中會有很多做研究、做臨床、做企業的人參與其中。未來的三到五年仍屬于積累的過程，但真正大規模的發展仍然要靠星火燎原，這可能是十年、二十年的過程。
不過，腦機接口的未來仍然是值得期待的。根據《腦機接口標準化白皮書2021》,2019年全球腦機接口市場規模約12億美元，預計到2027達37億美元，CAGR15.5%。麥肯錫預測未來10到20年，全球腦機接口產業將產生700-2000億美元經濟價值。應脈醫療創始人兼首席執行官趙瑞麟也曾表示，腦機接口行業目前仍處于嬰兒期，未來三年還是處于科研、實驗室的突破性發展階段，但未來的成長空間很大。
談及腦機接口未來的應用，杭州回車電子科技有限公司聯合創始人、CTO童路遙指出，數字療法是由軟件程序驅動，以循證醫學為基礎的干預方案，用以治療、管理或預防疾病。腦機接口與XR的結合是近些年發展迅速的方向之一，尤其是在精神健康領域應用場景廣泛。這也是由于傳統藥物治療副作用大，效果不顯著，數字醫療在該領域的作用逐步顯現，而精神類疾病與大腦變化密切相關，腦機接口設備對于疾病早篩、生物反饋式治療、效果評估等方面都有重要作用。
“腦機接口與XR的結合未來可以廣泛運用于抑郁癥、多動癥、自閉癥、中風康復、阿爾茲海默癥早篩和康復、心理治療、睡眠治療、成癮治療、疼痛緩解等多個領域。不過，需要注意的是，腦機接口與XR的結合也存在一定的挑戰，例如，目前還沒有專門面向醫療場景的MR設備，佩戴舒適度、清晰度等問題亟待解決，數據的準確性和可靠性需要更多驗證，內容開發平臺和工具不夠完善。”童路遙認為，在解決上述問題后，在商業化模式落地層面，腦機接口與XR的結合是當前最近的一大商業爆發點，而商業化模式也需要由從醫院端走入到家庭端。
對于未來腦機接口的商業化落地，上述券商醫藥行業分析師指出，如果能夠建立起從疾病預測評估到建模分析，到輸出診療方案，再到疾病病程管理的完整閉環的數字生命體系，腦機接口將擁有更多的應用場景。
“如集陪伴、理療、按摩、感知/采集為一體的智能機器人；讓失語人群通過腦的意念傳遞打出文字；讓小型機器人進入人體內執行清除腦血栓等簡單任務。”該分析師認為，腦機接口仍需要過度、積累，以后爆發式發展肯定是長期的過程，目前尚不知道天花板在什么地方。
（文章來源：21世紀經濟報道）
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