脑机接口：距离治愈疾病、拯救生命非常近，但离数字永生还很远

脑机接口正在从实验室走向现实迈出重要一步。

近日，马斯克创办的脑机接口公司Neuralink宣布，正式招募人体临床试验受试者，主要是因ALS导致四肢瘫痪的患者，验证植入物和手术机器人的安全性，为瘫痪者提供帮助患者 用你的意念来控制外部设备的功能。

经过与FDA多年的斡旋，Neuralink的人体临床试验终于即将开始。

对于脑机接口技术的重要进步来说，关键要素之一是植入物能够进入人脑——但一旦进入体内，在体内的长期生物相容性就非常重要。

因此，试验将持续五年，整个研究将需要大约六年的时间才能完成。

虽然通过血管介入植入脑机设备的Synchron此前已经开展了6例人体临床病例，但在马斯克明星光环的加持下，Neuralink的声势显然更大。

在中国，虽然现在是生命健康融资的寒冬，但侵入式脑机接口将成为年后的融资“小阳春”，今年的赛道依然备受关注。

与解密人脑、数字永生的科幻远景相比，脑机接口技术在医疗场景的应用——比如治疗难治性抑郁症、帕金森病、瘫痪等以前无法治愈的疾病——已经有一定进入现实的可能性。

这并不意味着可以随遇而安。

2017年，投资者表现更加冷静。

接下来我们应该走哪条路？还有几个问题需要解答： 1、2019年，脑机接口最需要、最重要的关键技术有哪些？ 2、在中国，未来有望获胜的脑机接口公司是什么样的？ 3、您如何看待脑机接口技术可以应用并产生收益的市场和场景？ 下面将对这些问题一一解答。

脑机接口系统逻辑01 柔性电极成为侵入式脑机接口的“法宝”？ 在侵入式脑机接口赛道上，不止一位受访者告诉36氪，“只有具备研发柔性电极的能力，才算脑机接口桌上的玩家。

”电极技术的小型化、柔性化、高通量不仅是研发团队和企业追求的方向，也是资本市场青睐“柔性电极”的原因。

作为脑机接口系统中脑电信号采集和刺激的接口，植入式电极技术已经发展了很长时间。

早在多年前，美国贝莱德公司就使用犹他州硬电极进行了人体临床试验（由犹他大学生物工程系诺曼教授领导的研究小组于2007年提出），但从未获得批准营销。

原因：人脑是一个非常柔软的组织，质地像豆腐。

硬电极植入大脑皮层组织后，就像一排排钢针插进豆腐里。

人体运动会导致电极移位，可能会发生剧烈的免疫反应。

电极被疤痕组织覆盖，导致脑电图信号采集质量快速衰减。

一旦电极失效，把电极从脑组织中“挑”出来，就“就像把针板放进豆腐里，再拔出来，豆腐就碎了。

取出电极，就会在大脑皮层留下一个缺口”和皮质组织。

”也会遭受不可逆转的损害。

从安全性上来说，这不符合医疗器械的评价标准。

”中科院深圳先进技术研究院研究员李小健解释为何采用硬电极的脑机接口产品尚未获批此外，传统用于神经调节设备如DBS（深部脑刺激）和SCS（脊髓刺激）的电极可以收集粗糙场电位信号（LFP）或皮质脑电图信号（EcoG），而新的高通量神经信号；电极设计用于收集尖峰信号（尖峰电位），尖峰信号是在单个神经元水平上释放的高频脉冲电信号，以此类推，如果局部场电位信号收集发出的声音。

整个篮球场，那么神经元尖峰信号是球场上每个人发出的声音，收集到的信号精度和数据量并不在同一水平。

这种质量和数量的同时提高也可能导致大脑研究范式的升级。

虽然在神经科学研究界，通过硅基硬电极采集高通量精准神经信号仍有一定优势；为了提高植入人体后的使用寿命，一些团队开始探索“高通量柔性电极”，以寻找可以在体内长期使用并准确记录神经元的新电极材料和工艺信号。

国内能制作柔性电极的学术带头人非常紧缺。

他们主要来自中科院、北京大学、清华大学等知名院校。

他们陆续获得资金支持自主创业。

由陶虎和彭蕾共同创立的脑虎科技推出了将新材料丝蛋白与MEMS电极相结合的多模态电极。

MEMS柔性电极采用丝蛋白包裹，增加植入时电极的刚性；植入后表面丝蛋白被降解，电极恢复柔韧性，因此无需进行大的开颅手术，植入的创伤将进一步减少。

此外，脑虎还具备钨丝电极的研发和植入能力，可以从多种技术路线进入脑机接口系统。

由赵正拓和李雪两位学者共同创立的Ladder Medical，在材料本身的柔韧性难以进一步降低的情况下，采用了一种新工艺，通过减小电极厚度来降低弯曲应力。

通过微纳加工技术，将电极制成细胞大小，即头发丝的1/-1/；因此，超柔性电极的弯曲应力达到了细胞间力的水平。

李小健创办的维灵医疗推出了基于MEMS技术的高密度网状超顺应性神经电极阵列，采用微米级超薄结构和复合纳米技术来提高神经相容性和导电性。

通过将其贴附在大脑皮层表面，可以获得高时空精度的神经信号，避免穿透电极造成的脑损伤。

国家纳米科学中心方颖与科亚医疗前CEO宋琪合作，创建了至然科技。

方颖团队还拥有多年神经流苏电极和超柔性微电极阵列的研究经验。

集成在微米厚的聚合物基底上的超柔性微电极阵列柔性微电极阵列与神经组织的接口已被证明能够随着时间的推移稳定地记录神经元活动。

Axoft由哈佛大学工程与应用科学学院助理教授刘嘉创立，开发了柔性、亚细胞的大规模三维大孔纳米电子器件，通过人工合成聚合物组织支架，利用光刻技术集成大量组织界面处的电极，并保持装置与神经元组织相同的柔软度。

这种灵活性早已经得到验证，该材料可以解决脑机接口电极不稳定、容易触发免疫反应等局限性。

除了上述脑机接口领域的学术带头人和初创公司外，“国内能制作柔性电极的研究人员还有清华大学戴晓川、北京大学段晓杰、宋恩明等团队”复旦大学教授”，一位投资过脑机接口公司的投资人介绍了36氪此前的测绘工作。

“柔性电极是当前脑机接口研发需要解决的突出问题。

我们在最初投资脑虎科技时，聘请了专业律师事务所对该公司的柔性电极技术进行了详细的FTO专利尽职调查，纵观整个赛道，专利最集中、也是??各厂商最重视的环节就是电极。

”脑虎科技A轮领投方中平资本项目负责人李金成告诉36氪。

无论是纤维柔性电极还是柔性电极阵列，电极技术和配套系统的发展正在推动脑机接口技术从实验室走向工业应用，瘫痪的患者被命令吃油条喝可乐的案例。

因在浙江第二医院植入犹他电极脑机接口而名声大噪。

但据了解，手术成本高达数千万元，信号解码需要整柜。

这也意味着患者常年只能在病房里走动。

为了实现更广泛的应用，脑机接口产品形态的定义成为各家企业工程解决方案的重点。

柔性电极的技术能力固然重要，但脑机接口远不止电极那么简单。

一系列的配套组件和系统集成能力共同决定了产品应用的未来。

Neuralink脑机接口植入物N1 02的电极、芯片、算法……必备的全产业链能力的组成“创始人有着良好的背景、扎实的技术理论、清晰扎实的产品管线规划”，在医疗器械投资集团，一位投资人对新成立的脑机接口公司表示赞赏，这也引发群友猜测究竟是哪家公司获得了这一赞誉。

然而，不久之后，投资者对他的机构被该公司拒绝表示失望。

在寒冬般的生命健康投资市场，真实的数字并不多见。

这家备受投资者认可的脑机接口公司就是李小健创办的卫灵医疗。

在热炒的赛道中，“理性估值”是蔚翎吸引投资者的原因之一。

“脑机接口虽然想象空间很大，天花板也很高，但它是一个相对长期的事情。

公司和我们的股东都没有试图推高估值，所以大家都很理性。

只有这样，我们才能一步步发展。

”卫灵医疗天使轮领投人、鼎晖投资高级合伙人刘丹表示。

说到业务，更重要的原因是，正如李晓健对 36 氪所说，“在国内科技平台上，卫灵医疗结合了高密度超柔性神经电极阵列、电子芯片、采集和解码算法系统以及基于猴子的动物测试整个链条。

”众所周知，行业发展得越成熟，行业分工就越细，在脑机接口等新兴行业中，底层设备技术尚未完善，存在欠缺。

以芯片为例，脑虎科技创始人彭蕾告诉36氪，自己也采购过国外芯片，但技术指标无法满足产品体系的长期发展需求。

“除了Neuralink，国外直接生产1级以上渠道的产品很少，但Neuralink的芯片不对外销售； “我们的系统对芯片通道数量要求比较高，所以我们选择自研芯片。

”有些产品没有供应商，有些产品即使有代理供应商，也很难采购到高质量的元器件。

“我们在做调研时，一位PI表示，他直接从美国原厂采购的电极与从国内代理商采购的进口电极产品质量存在明显差异。

药剂的使用寿命较短，业界也期待有好的科研工具可以使用。

”李金成分享道。

正因为如此，脑机接口赛道的企业，即使处于初创阶段，也必须肩负起“一揽子”的工作，自行开发各种核心部件，从而具备整个产业链，使他们能够成功整合开发用于科学研究或临床场景的产品系统。

因此，立足自身技术优势，从脑信号采集的电极技术，延伸到高通道低功耗的芯片，再到解码信号的算法系统、植入电极的手术机器人，甚至狗、猴的动物实验等。

开发探索性人体试验等临床资源，脑机接口企业立志将自己打造成“全能战士”。

“一旦某家公司的团队在脑机接口领域形成了绝对优势，其他公司就很难追随和超越。

”刘丹用新药研发领域来比喻。

如果一家公司原来做目标A，那么转向目标B会是一个挑战。

难度级别可能是50分；但在脑机接口领域，后来者要想“复制”脑机接口公司的作品，难度高达90分。

“需要重新建立学科生态系统，整个跨领域团队需要与业务相匹配，这是相当困难的。

”确实，脑机接口是一门交叉性很强的前沿学科，涉及不下十个学科门类，同时也是非常“烧钱”、“吃资源”的项目。

马斯克创立的Neuralink公司8月完成2.8亿美元D轮融资。

成立八年来，共筹集资金6.53亿美元，近50亿元人民币。

近一年多来，美国具有代表性的脑机公司，包括Synchron、Paradromics、Precision、Blackrock等，也筹集了1万至1亿美元之间的资金。

然而，对于国内脑机接口初创公司来说，在很难获得这样的资金储备的情况下，在漫长的研发历程中，自己造血、有节奏地推出产品、获取销售现金似乎成了必然选择流动。

03 脑科学研究场景脑机接口 对于侵入式脑机接口企业来说，医疗级脑机接口产品需要经过注册审批，从研发到审批的周期往往需要5-8年。

因此，在医疗场景之外，脑机接口企业把目光投向了“脑科学研究市场”，主要是国内脑科学与类脑研究、神经科学、语言与认知功能、心理学研究等实验室。

提供科研工具和服务。

据了解，脑机接口在美国科研市场的销售规模每年至少超过1亿美元。

如果扩展到整个神经科学研究市场，空间可能会更大。

中国“大脑计划”的实施比美国晚了很多年，目前的科研市场还处于起步阶段。

2019年，中国科技部启动“脑科学与类脑研究”计划。

该项目首轮国家资金预计将超过31.48亿元，后续投资预计将超过100亿元。

在众多提供脑科学研究工具的公司中，技术源自清华大学神经工程系的布雷康可以说走在了前列。

其研发的无线脑电采集系统已应用于生物医学、心理学、神经科学等脑科学领域。

科学研究场景；经颅电刺激产品应用于神经调节、认知科学、心理学等基础学科和临床应用研究。

据了解，结合其临床脑电设备，布莱顿上半年营收达到数千万元，全年营收或将突破亿元。

除了非侵入式脑机接口设备外，以脑虎科技、天梯医疗等为代表的侵入式脑机接口公司也在尝试出口脑部柔性电极、芯片、电极植入手术机器人等产品。

科学研究。

。

天梯医疗透露，其自主研发的HNE超柔性微纳米电极已实现商业化量产、交付和批量植入。

脑虎科技研发出两款柔性电极植入手术机器人。

一种用于支持科学家在小鼠、大鼠、兔子和其他动物身上进行实验，另一种可用于植入狗、灵长类动物甚至人类。

手术。

彭蕾还告诉36氪，脑狐每年的科研产品收入将达到1万元。

那么，中国脑科学研究工具和服务的市场有多大？到底能容纳多少家脑机接口公司来分享这块蛋糕？对这个问题的不同判断也影响着创业公司的路径选择。

乐观者认为，中国脑科学研究市场明朗，虽然目前规模较小，但未来几年将会有可观的增长。

不止一位受访者将正在进行的“大脑计划”与“人类基因组计划”进行了比较。

随着二代测序技术的发展，曾经需要数十亿美元检测的人类基因数据价格已降至数万美元。

在元层面，许多提供测序工具和服务的公司如雨后春笋般涌现。

大脑计划也可能带来这样的产业增长。

“从脑科学研究市场动态来看，目前，脑科学研究还比较前沿，很多研究范式还处于建立阶段，研究门槛较高，国内仅有少数高校开展了脑科学研究。

”但在脑科学计划的实施过程中，一方面国家和社会不断投入资金，另一方面更多的科学研究探索将进入深水领域。

随着科研门槛的降低，脑机接口科研工具和科研服务的日益成熟，随着科研方向的增加，活跃的脑科学研究群体的数量可能会从几十个增加到数百甚至数千个。

研究基因组学的研究小组。

”研究神经调控赛道多年的李金成认为，科研市场不仅可以扩大研究组的数量，还可以增加研究组的数量。

受益于脑机接口硬件工具企业，未来可能会出现一批提供脑科学神经信号分析、动物模型服务等方面的科研服务公司。

不过，在神经科学领域浸淫了20多年的李小健认为，国内有能力、需要做高通量脑机接口的实验室并不多。

由于高通道侵入式脑机接口工作量巨大，小型实验室往往没有能力和人力支持类似的实验。

而且，高端电生理仪器设备学习门槛较高，科研仪器供应商在“售后服务”上投入巨大。

“针对科研市场，我们选择CRO服务方式，即用自己的研发设备帮助别人进行实验、收集数据、分析数据，成为生产数据的‘数据工厂’。

”如果面对科研场景，做还是不做，怎么做还有分歧；那么对于脑机接口公司来说，医疗场景就更加确定了，从ALS、脊髓损伤等运动障碍，到癫痫、疼痛管理等神经调节，再到抑郁症、强迫症等精神疾病，医疗领域已经成为侵入式脑机接口公司的必争之地。

药物研发有“10亿美元，十年”的双十定律，CNS（中枢神经系统）药物的研发难度更大。

侵入性脑机接口在中枢神经系统疾病中的潜力吸引了越来越多的参与者进入该领域。

04 脑机接口的医疗应用场景 如果我们从广义上理解脑机接口的概念，那么当今应用最广泛的脑机就是人工耳蜗。

在这个赛道上，也诞生了国内一家在传统电极生产方面具有较强实力的企业。

诺康。

因此，传统的神经调节如DBS（深部脑刺激，又称脑起搏器）和RNS（响应性神经刺激）也可以纳入脑机接口的大范畴。

此前，上海瑞金医院开展的“脑机接口治疗难治性抑郁症”探索性临床试验就使用了景宇医疗的DBS产品。

然而，狭义的脑机接口（BCI）的关键在于人脑与计算机之间的大量信息交互。

它不仅是从机器到大脑的单向刺激，而且是从大脑到机器的信号采集、解码和反馈。

植入式脑机接口系统构成“脑机接口技术的核心其实在于大脑信息的解码，电极、芯片等硬件只是底层支撑技术，整个技术链实际上是将大脑神经信号转化为数据”并提取信息，形成闭环。

”李小健解释道。

因此，DBS只能算是一个非常初级的脑机接口应用。

与传统医疗器械公司相比，“脑机接口公司在探索时首先考虑如何通过尽可能多的渠道读写神经元活动，以了解患者神经元细胞的变化。

”在这个研究平台的基础上，决定能否针对某个适应症做出最好的医疗器械。

“因此，彭蕾认为，脑机接口的技术路线可以产生下一代的DBS、RNS、VNS（迷走神经刺激）、SCS（脊髓刺激）等，而且机制和刺激方法是完全成熟的。

” “未来，如果脑机接口闭环系统被做成医疗设备。

我想它的名字可能是‘反馈神经调节器’，因为最终的治疗功能还是依赖于神经刺激。

从这个角度来看，脑机接口并不比DBS先进，但在功能实现上确实更科学、更智能。

“一位长期关注脑机接口赛道的投资者分析道，脑机接口作为一种医疗器械，从系统能力来看，可以提高绝症、重症患者的生活质量，比如帮助ALS患者，脊髓损伤让患者能够沟通和行动，其次可以干预疾病，改善和延缓病程，并利用脑机接口尝试修复和重建通路来治疗；脑机接口的出现，为功能性脑病的治疗提供了更多的可能性，但侵入性脑机接口手术具有一定的创伤性，且需要长期治疗。

考虑植入效果和医疗器械注册审查规则等因素，相关企业优先为患者提供罕见病（如ALS）和尚无临床解决方案的绝症（如脊髓损伤）。

与运动功能障碍修复。

或者相反；从严重疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病）到轻度慢性疾病（如难治性抑郁症、疼痛管理），已成为众多脑机接口公司的研发路线。

以诊断为目标的“神经外科中脑功能区的确认”、发病机制明确的难治性癫痫等也是国内外脑机接口公司优先考虑的适应症。

在资本市场，脑机接口并不是简单考虑的。

它被视为医疗器械，但享有更高的赛道溢价。

原因是，脑机接口作为一种平台技术，未来可能会成为一个治疗平台，使用通用的硬件基础来治疗不同的适应。

“脑机接口公司未来肯定会有多个管线，解决多个适应症，而这些都是支出比较高的适应症，所以相应的上限也会比较高。

”华兴资本董事、神经生物学博士贾岩剑桥大学表示。

具体来说，判断类似的脑机接口系统是否可以用于干预的关键是看不同适应症的致病机制和原因是否相似。

例如，脊髓损伤和中风都可能导致瘫痪。

症状相似，但原因不同。

前者需要功能替代治疗，后者则需要康复治疗。

相应的脑机接口系统也有较大差异。

对于那些症状不同但原因相似的人，例如大脑的功能区域。

对于失明和残疾导致的肢体运动障碍，用于治疗它们的脑机接口系统，尤其是硬件非常相似。

“植入式脑机接口的优势其实在于大脑皮层信号的采集和解码，包括反向电刺激。

”李小健解释道。

大脑皮层上不同的脑区对应着不同的人体功能。

脑机接口可以提取大脑区域的功能信号，然后与外界进行交互。

对于同一套脑机接口硬件，选择不同的脑区进行交互，就意味着解决不同的人体功能实现问题。

凯风创投合伙人文刚也表达了类似的观点，认为病因相对密切的类似疾病未来可能会通过脑机接口系统进行整合和解决。

“目前脑机接口主要处理脑电信号，未来还将扩展到化学信号。

未来可能可以使用一种治疗系统来治疗与异常放电有关的疾病；另一种治疗系统可以治疗与异常放电有关的疾病。

”与异常化学信号有关的疾病。

”同时，他表示还需要更多的基础研究。

05 脑机接口：离数字永生很远，离治愈疾病、拯救生命很近。

早在2008年，马斯克就声称将自己的大脑上传到云端，并与虚拟的自己进行对话。

支持Neuralink高估值的图景远非治愈ALS等罕见疾病，而是指向人机融合、意识上传、甚至数字永生的未来。

然而，基于目前脑科学的发展水平，这无疑还是一个遥远的期望。

有投资者判断，“这至少要五十、六十年才能考虑”。

如今，以脑起搏器为代表的上一代、神经调节技术发展日趋成熟，诞生了品驰医疗等估值过亿元、年销售额过亿元的国内独角兽。

在国内充足临床资源的支持下，DBS（深部脑刺激）的适应症也从帕金森病扩展到难治性抑郁症、自闭症等精神疾病。

与此同时，下一代脑机交互和闭环脑机接口技术正在蓬勃发展。

预计明年国内企业将获批进行人体临床试验。

从发展阶段来看，国内侵入式脑机接口公司目前大多处于A-B轮融资阶段。

他们还比较早，还有很长的路要走。

作为平台治疗技术，脑机接口企业未来也可能将部分适应症研发权授权给神经调控相关企业，共同发展权益，加速临床研发和应用。

当脑机接口成为现实时，公共伦理担忧也随之产生：通过脑机接口设备，大量的人脑信号被采集并解码。

一旦出现数据隐私和安全问题，入侵者就可能刺探“人脑中的信息”。

窃窃私语”，甚至有可能通过算法更精准地控制人们的情绪。

不过，这些都是长期风险，而且“当前的技术探索还远远没有达到伦理边界”。

此外，作为脑机接口的医疗器械，在注册过程中，核心软件算法也需要经过审批，可以在一定程度上规避风险。

至于无创脑机接口，在医疗器械融资环境良好的那些年里，不少企业获得了融资，并在睡眠监测与干预、注意力监测、精神疾病诊断等方面发力。

由于2C市场更考验渠道资源、营销能力等，非侵入式脑机接口企业仍在探索市场销售。

产品和应用场景存在一定程度的同质化竞争，赛道融资热情相对减弱。

但对于健康人和轻症人群来说，无创脑机接口的应用仍然具有广阔的发展前景；特别是在中风等神经系统疾病的康复和截肢患者假肢的控制方面。

此外，除了利用神经电刺激之外，目前无创经颅磁刺激和经颅超声刺激治疗精神疾病的科学研究也取得了长足的进展。

人脑如此复杂，仅靠人脑很难完全解析。

脑机接口概念问世已有50年，但可能才刚刚开始批量进入临床。

然而参与其中的科学家、企业、资本都在努力为“脑科学”和“脑疾病”的研究写下重要的注脚。

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