“心想事成”是人們最常說的一句新年祝福，對很多神經(jīng)損傷病人來說，卻可能是終生難以企及的事。如今，上海最新研發(fā)的一種植入式柔性腦機接口將可能幫助他們實現(xiàn)心愿——運用意念即可通過平板電腦刷微信、逛淘寶，還能操控智能輪椅和智能家居打理生活日常。

記者昨天從上海腦虎科技有限公司獲悉，針對因大腦損傷引發(fā)的運動和語言障礙修復等重大臨床需求，其全自主研發(fā)的256通道植入式柔性腦機接口，在植入病人顱內(nèi)后，通過訓練，兩周即可實現(xiàn)“意念對話”和“腦控”智能設(shè)備。新年到來之際，一位受試者“腦控”機械臂的靈巧手，送出“2025新年快樂”的手語祝福。

國際首次，腦電設(shè)備真正“讀懂”漢語

“我們在世界上首次實現(xiàn)了漢語實時編解碼?！蹦X虎科技創(chuàng)始人、首席科學家陶虎說，包括馬斯克的神經(jīng)連接公司（Neuralink）在內(nèi)的國外腦機接口公司所開發(fā)的系統(tǒng)多是針對英語體系，無法理解漢語的“意念指令”。

作為世界上最難學的語言之一，漢語擁有400多個音節(jié)、4個聲調(diào)，且涉及圖形理解，對這類語言的大腦信號實現(xiàn)編解碼，比英語類的字母語言難度更高，需要聯(lián)動多個腦區(qū)。因此，腦機接口只有覆蓋到所有相關(guān)腦區(qū)、采集到足夠數(shù)據(jù)，才能“讀懂”腦電中的漢語信息。

“我們開發(fā)的植入式柔性腦機接口，皮層電極厚度只有20微米，可以很好貼附在硬腦膜下部，從不同腦區(qū)讀取大量腦電數(shù)據(jù)?！碧栈⒔榻B，由于涉及腦區(qū)較多，出于減少對大腦皮層損傷的考慮，這次他們沒有采用插入大腦皮層的蠶絲蛋白柔性電極。

2024年12月，復旦大學附屬華山醫(yī)院神經(jīng)外科吳勁松教授團隊為一位語言區(qū)占位的腫瘤癲癇患者小陳（化名）實施手術(shù)，她也是國內(nèi)首例高通量植入式柔性腦機接口實時合成漢語言臨床試驗的受試者。

得益于腦虎科技與華山醫(yī)院聯(lián)合開發(fā)的定位算法，手術(shù)只花了幾分鐘，就準確定位病灶、植入電極，并成功保護了患者語言相關(guān)的重要腦功能區(qū)。術(shù)后兩天，恢復良好的小陳就開始接受相關(guān)訓練，術(shù)后七天即可實現(xiàn)142個常用漢語音節(jié)下71%的解碼準確率，且單字解碼時延小于100毫秒。

通常，漢語表達的語速約在每分鐘100至150字。要通過意念實現(xiàn)與外界的流暢對話，就得達到實時解碼的水準。腦虎科技自主研發(fā)的腦機接口系統(tǒng)實時解碼速度可達40字/分鐘——這是目前國內(nèi)實時漢語言解碼的最高水平。

精準解碼大腦信號，意念合成運動

高通量、高質(zhì)量、高分辨、跨腦區(qū)，是腦虎科技此次發(fā)布技術(shù)的四大亮點。

腦虎團隊采用了先進的微納加工工藝，大幅提升腦機接口電極數(shù)量，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集量的指數(shù)級上升，較之行業(yè)平均水平高出幾十倍。為此，他們對自主研發(fā)的芯片算力和算法也進行了優(yōu)化改進，使之能與數(shù)據(jù)處理需求相匹配。

高質(zhì)量的腦電信號，也是在臨床上重塑運動和語言能力的關(guān)鍵一環(huán)。此次，腦虎團隊選取的是與大腦復雜認知功能和神經(jīng)活動同步有關(guān)的高頻段腦電信號。它能提供大腦活動的詳細信息，尤其是運動和感知信息,有助于更加精準地解碼大腦意圖，實現(xiàn)意念合成運動。

2024年8月，腦虎科技聯(lián)合華山醫(yī)院神經(jīng)外科毛穎、陳亮教授團隊，順利完成了意念合成運動臨床試驗。受試者為21歲運動區(qū)占位的癲癇患者。術(shù)后僅兩天，受試者就實現(xiàn)了“腦控”玩乒乓球和貪吃蛇游戲。接受訓練兩周后，他即可通過腦虎科技自主開發(fā)的腦機操作系統(tǒng)XessOS，熟練使用微信、郵箱、淘寶、小紅書、今日頭條等常用App，還能“腦控”智能家居和智能輪椅。

腦虎科技算法總監(jiān)楊勤榮介紹，在這項試驗中，腦機接口系統(tǒng)連續(xù)時間解碼的整體系統(tǒng)延遲小于60毫秒，“得益于高通量、高質(zhì)量腦電信號，加上我們自主開發(fā)的通道篩選算法，該設(shè)備能快速精準確定響應腦區(qū)，進行實時高效精準解碼，可滿足運動障礙患者日常生活所需的基本行動能力”。

打造“腦控”平臺，2025年將推無線版

從腦電中實時、精準地解碼出漢語信號，為打造未來適用于漢語人群的“腦控”平臺，奠下了一塊重要基石。

“人的大腦是一臺無比優(yōu)秀的超級計算機，只不過受到四肢軀體的局限，無法發(fā)揮出更大潛能。”在陶虎看來，面向未來的腦機接口不僅要為病患解除失能的痛苦，也將助力健康人實現(xiàn)更好的自我。

當看到小陳通過意念合成語言指令，操控靈巧手比出“2025新年快樂”的手語祝福，陶虎抑制不住內(nèi)心的激動，“從目前進展來看，腦機接口技術(shù)已展現(xiàn)出其在重塑運動和語言能力上的巨大潛能”。

例如，實時漢語解碼技術(shù)使受試者不僅能用意念實時合成漢語、驅(qū)動數(shù)字分身、對話AI大模型，還能將人的腦電信號解碼成語言后進一步轉(zhuǎn)化成指令，實時操控機械臂、靈巧手，實現(xiàn)人機交互。

目前，植入腦機接口的受試者還需戴著頭套、拖著“辮子”——這是電源線和數(shù)據(jù)線，用來連接腦機接口和數(shù)據(jù)處理設(shè)備。陶虎表示，2025年推出的下一代設(shè)備將去掉“辮子”，用無線方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和充電。

“這次臨床試驗屬于一個月左右的短期在體試驗，主要用于技術(shù)驗證。2025年我們將繼續(xù)與華山醫(yī)院合作，逐步開展長期在體的臨床試驗。”陶虎透露，公司計劃用三年完成三類醫(yī)療器械的臨床多中心注冊。

陶虎認為，腦機接口作為一個典型的多學科、多產(chǎn)業(yè)交叉的高科技領(lǐng)域，需要多方資源匯入，推動其不斷向前。據(jù)悉，該項目先后受到國家和上海多個部門及專項的支持，包括國家自然科學基金委、上海市科委、上海市經(jīng)信委，以及上海市戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項，上海市腦機接口重點實驗室、中國神經(jīng)科學學會腦機接口與交互分會、上海市未來產(chǎn)業(yè)腦機接口專委會、天橋腦科學研究院等機構(gòu)也一直給予支持。