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这种脑部深层刺激和脑机接口有什么关系呢? 王雄飞认为,脑机接口的初衷是解读神经信号,构建信号与行为之间的计算关系,从而利用信号来控制外部事物。 从神经信号的角度来看,输出是主要焦点; 神经调节(如脑深部刺激技术),通过物理或化学手段改变神经活动,侧重于输入; 脑机接口和神经调节在时间分辨率上也存在差异,调节要求不高,而脑机接口需要实现近实时控制,对神经解码的时间分辨率有要求。 然而,随着神经科学和医学工程的发展,脑机接口逐渐发展为脑机交互,神经调节逐渐优化为闭环神经调节。 两者有通过不同路径达到相同目标的趋势。
王雄飞表示,理论上来说,一个理想的脑机接口可以做任何事(包括记忆增强、记忆擦除等伦理上有问题的功能),其应用价值是不可估量的。
安全问题亟待解决
中国拥有多项全球“第一”
脑机接口就像潘多拉魔盒。 在它打开之前,没有人知道它会给世界带来什么变化。 但问题在于,无论人类是否愿意打开它,能够顺利打开魔盒的钥匙还没有被打磨出来。 即使是像马斯克这样的先驱,在获得人体试验通行证之前也曾两次被美国食品和药物管理局拒绝。
于金泰告诉记者,脑机接口技术的主要安全评估包括:脑机接口植入程序的安全性、脑机接口设备的安全性和可用性、神经生物学安全、数据安全等。
虽然它被允许进行人体试验,但美国食品和药物管理局也指出了几个安全问题,涉及该设备的锂电池、植入物在大脑内迁移的可能性以及在不损伤脑组织的情况下运行的能力。 安全提取设备等
在长期应用中,脑机技术可能存在的潜在风险包括感染风险、设备移位风险、信号保真度和稳定性等,以及可能发生的残疾风险、死亡风险等严重不良事件。
如何在最大限度地利用大脑收集更多信号和最大限度地减少对大脑的损害之间取得平衡,是脑机接口研发和临床开发的关键问题。 我们来看看脑狐科技和微灵医疗这两家国内脑机接口公司是如何应对这个问题的:
脑虎科技希望通过灵活的脑机接口技术来保护和探索大脑。 伟灵医疗专注于医疗级全植入运动脑机接口系统的临床方案设计、工程实施和临床实践。
去年12月和今年11月,这两家公司分别完成数亿元A轮融资和数千万元天使+轮融资,被业内人士公认为领军企业。
9月27日,脑湖科技创始人、首席科学家、中国科学院上海微系统与信息技术研究所副所长陶虎接受每日经济新闻记者采访。 他以公司今年上半年完成的两项动物实验为例。 例如,这意味着要克服环境噪声和短时间信号采集的问题,关键是高通量柔性电极。
“马斯克的植入方法是建造一个叫做‘缝纫机’的机器人,用一根带有柔性电极的硬钨针插入大脑,然后拔出针,把线留在里面。我们正在探索的方式是用凝固的丝蛋白液体包裹电极,植入大脑,插入固定位置后,丝蛋白慢慢降解,只剩下电极,即以电极为“剑”,以蚕丝蛋白为‘剑鞘’,插入后,形成‘剑鞘’。‘融化,只剩下‘剑’本身。” 陶虎说道。
与合脑湖科技的脑机接口不同,微灵医疗的脑机接口是半侵入式的。 手术过程中,脑机接口被植入颅腔内,但在大脑皮层之外,信号采集电极也放置在头皮上。 从外部看,安全风险较低,但采集信号噪声较大。
此外,中华脑机等设备公司的“微针”阵列最大通道数高达65536个,是马斯克公司的20倍。 这款植入式脑机接口系统荣获多项全球“第一”——拥有全球首个65000级通道电极、全球首个原位神经信号处理技术、全球首个一站式植入式脑机接口系统。 、全球领先的超低功耗双向神经调节芯片、全球领先的多脑区主动运动计算模型等。但中华脑机目前尚未进行大量临床试验,尚未有大规模临床中国植入式脑机接口试验。
科技部首轮资助超30亿
国产脑机接口“止渴”
高晓荣告诉记者,21世纪初,一些中国科学家对脑机接口表现出了浓厚的兴趣,并在国际竞赛中崭露头角。 但由于缺乏政策和资金支持,这些零散的研究始终未能实现点、线、面的研究。 这一突破导致国内植入式脑机接口的人体试验比国际上晚了近10年。
2021年,中国科技部启动2030年“脑科学与类脑研究”计划。 该项目首轮国家资助预计将超过31.48亿元,这将为国内脑机接口在资金方面“解渴”。 中国大脑计划的总体规模预计将达到数百亿甚至数千亿。
自此,国内脑机接口的发展进入了快车道——目前,以“千脑科技”(浙江千脑科技有限公司脑技术平台)为代表的非侵入式脑机接口产品已在美国推出; 今年上半年,脑虎科技完成了2岁拉布拉多犬“Neo”和7岁恒河猴“悟空”的脑机接口电极植入手术。 《尼奥》成功实现了动作解码,《悟空》通过思想成功进行了玩游戏的实验。
从应用效果来看,这些脑机接口的应用包括打字、书写、语言三大类。 受限于目前的信号采集精度,提倡将电极放置在脑外的无创脑机接口基本上只能实现前两者; 而侵入式脑机接口已经可以让患者说话(马斯克此次进行的脑机接口人体试验并不包括语言成分)。 因此,非侵入式脑机接口侧重于消费场景,而侵入式脑机接口则侧重于脑部重大疾病、神经系统疾病的诊治。
高晓荣认为,应该客观看待国内脑机接口的发展。 一方面,中国论文数量全球第一,自2019年起成为全球脑机接口大国; 另一方面,基于高科技,特别是电子电路基础,国内与国外还有5年左右的差距,需要团队努力追赶。
“如果把脑机接口比作一个拼图,那么前三个关键拼图就是:大脑信息采集、计算机科学和信号分析技术以及神经科学。” 高晓荣表示,国内外侵入式脑机接口的核心问题在于脑机接口。 接口是一门交叉学科,其研究需要神经科学、信息科学、机械工程、医学等多个学科的密切合作。 团队建设还需要“五福”:要有做材料的人、要有做电极的人、要有做电极的人。 医生还必须从事电子和人工智能系统设计。
从美国加州大学旧金山分校的语音脑机接口、瑞士洛桑联邦理工学院的运动脑机接口的成功案例来看,都离不开医生团队的推动。 。 因此,高晓荣呼吁医学成为国内脑机接口发展的核心力量。 尤其是今年上半年成立的脑机接口产业联盟,包括高校、企业、医院等各方的角色。 医疗力量的介入,为科技落地增添了更多可能。
王雄飞强烈支持这一观点。 他认为脑机接口团队的带头人需要很强的资源整合能力和学习能力。 这种能力是马斯克脱颖而出的主要原因,也保证了领导者能够有效推动和把握整体脑机接口项目的发展方向。 这个人可以是具有此资格的医生、工程师或企业家。
“脑机接口具有典型的系统工程特征,在信号检测、神经解码、控制应用等关键方面,国内外专家众多,但具有多学科知识储备、真正能够整合资源,难得,帅的更难找。 王雄飞表示,我国行政效率高,利用和整合多学科资源,开展有组织的科学研究优势明显,因此在脑机接口领域完全有可能走在世界前列。未来.发展.
商业化需要5到10年
相关政策需制定
据刘丹观察,目前国内脑机接口非常热闹——商业化的产品主要是非侵入性脑机接口技术。 国内用于医疗器械的侵入式脑机接口技术仍处于临床前研究和研究者发起的研究中。 舞台,与国际领先企业保持同步; 近两年,资本积极布局脑机接口技术,红杉、鼎晖、ABO等顶级机构入局。 近两年多家脑机接口公司获得高额融资; 受临床试验进展的影响,积极影响在于,即使不是狭义上的“脑机接口”,相关概念股也成为新一轮资本追捧的对象。 比如创新医疗连续五次涨停,三博脑科、爱鹏医疗等紧随其后……
但值得注意的是,相关监管政策法规尚不成熟。 脑机技术推广应用时,需要制定相关政策,包括技术审批流程、数据隐私保护、伦理审查等方面的规定,这些都是其他方面。 商业化时间的不确定性。
于金泰举例说,这些设备引入临床时,应制定并遵循一定的审查流程,并制定国际脑机接口标准,以保证技术引入和评估的统一性。 需要更多的研究来获得安全性和理论数据支持。
刘丹还表示,从全球范围来看,脑机接口还没有作为医疗设备得到广泛应用。 对于脑机接口作为医疗器械的商业化应用,监管层面仍然保持着相对严格的态度,要求足够的长期安全性、有效性和植入便利性。 因此,脑机接口产品的商业化依赖于足够的数据。 支持。
投资机构在进行技术评估时,最关注产品的准确性、安全性、稳定性等风险; 具体评估时,将脑机接口系统拆解为电极、芯片、算法,将每个参数一一拆解,进行准确性和安全风险。 评估,如评估电极通道数、生物相容性、植入创伤、芯片功耗等,同时还根据动物实验数据评估脑机接口的产品化程度和运行稳定性。
因此,“安全”投资(可以更安全地收集高精度脑电信号的技术)有更多机会。 刘丹认为,以ICP为代表的完全植入式脑机接口技术路径距离真正的临床应用还很远。 面临长期安全性、临床手术接受度等诸多问题。 商业化可能还需要至少5年时间。 〜10年。 在投资脑机接口领域时,我倾向于寻找更安全、更有把握在不久的将来应用于临床的技术解决方案,比如在信号质量、操作难度之间进行折衷的半侵入式脑机接口。实施和创伤性质。
企业也要努力突破壁垒。 刘丹认为,国内外脑机接口公司正处于齐头并进、共同发展的阶段。 国内脑机接口企业可以在技术参数、技术路线设计等方面借鉴领先脑机接口企业的经验,同时与海外富有临床经验的美国食品药品监督管理局专家合作脑机接口应用领域将积极合作,探索海外应用方式。
脑虎科技创始人兼CEO彭蕾提醒,脑机接口需要耐得住寂寞的投资者——之前基本上没有经验可以借鉴(研发和商业化),所以大家都是摸着石头过河。 “每个行业都有自己的周期,脑机接口行业也是如此。开始势头强劲,然后一堆人进来,然后突然爆发,然后资本看空,然后跌入深渊,然后复苏,稳定增长。”
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