高位截癱患者在大腦植入腦機接口系統后，憑意念，即可如指使手臂一樣操控電動輪椅在小區遛彎，指揮機器狗取回外賣……這一幕，超越了傳統醫療的想象。
上述成果，來自中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心（簡稱“腦智卓越中心”）趙鄭拓、李雪團隊聯合復旦大學附屬華山醫院及相關企業，近日開展的第二例侵入式腦機接口臨床試驗。
今年6月，該團隊進行了國內首例侵入式腦機接口臨床試驗，為一位四肢截肢患者的大腦植入腦機接口，使其能通過意念控制觸摸板在電腦上下象棋、玩賽車游戲等。時隔半年，第二例侵入式腦機接口臨床試驗宣告成功。經過幾周的腦機訓練和適應，這位高位截癱患者具備在線上通過視頻做無人貨柜貨物分揀的能力。
侵入式腦機接口實現生活場景應用新突破
“與第一例患者主要專注于電子設備控制相比，第二例的突破主要在于從二維到三維、從虛擬到物理、從基礎控制到生活融合。”趙鄭拓研究員介紹，基于第一代高通量無線侵入式腦機接口系統WRS01，他們又發布了“升級版”WRS02，讀取數據速率較之前提高了4倍。WRS02的首例前瞻性臨床試驗計劃在近期開展。他希望加速推動新品臨床轉化與應用驗證，讓腦機接口技術真正走向臨床落地應用，并以開放的心態與各類智能設備、應用平臺等合作，共同推動我國腦機接口技術高質量發展。
進展：從“二維交互”到“三維生命拓展”
第二例患者2022年因一次不幸的摔倒導致脊髓損傷、高位截癱，經過一年多的康復，情況未有改善，僅剩頭頸部可以活動。今年6月，他植入了趙鄭拓團隊研制的侵入式腦機接口，生活開始發生變化。
最初，他經過2—3周的訓練，實現了對電腦光標、平板電腦等電子設備的控制。但他有更深層的渴望——重新“觸摸”和影響真實的物理世界，拓展自己被身體“困住”的生活邊界。
為此，技術團隊將應用場景從電子屏幕拓展至物理外設。智能輪椅和機器狗成為了新的控制對象。這不僅需要解碼“向左”“向右”的簡單意圖，更需實現連續、穩定、低延遲的精準控制，以應對真實環境中復雜的路面狀況和交互任務。
高位截癱患者（左）通過腦智卓越中心等單位研發的腦機接口系統意念控制輪椅
高位截癱患者通過腦智卓越中心等單位研發的侵入式腦機接口系統參與線上數據標注工作
高位截癱患者通過腦智卓越中心等單位研發的侵入式腦機接口系統意念控制機器狗
為實現這一目標，團隊在技術上實現了多層突破。首先是在信息提取的“源頭”進行了革新。他們開發了高壓縮比、高保真的神經數據壓縮技術，即便在神經信號相對嘈雜的環境中，也能高效提取有效信息，將腦控性能整體提升了15%—20%。
生活場景中充滿聲、光、電磁等各類噪聲，患者的生理、心理狀態也會波動。團隊攻克了這些被稱為“跨天穩定性”的臨床落地障礙，引入了“神經流形對齊技術”，從高維、多變的神經信號中，提取出代表核心意圖的、穩定的低維特征，確保了解碼器輸入端的穩定與可靠。
傳統系統需要患者定期停下來進行專項校準，而該團隊研發的“在線重校準技術”系統，能在患者日常使用過程中，實時、無聲地微調解碼參數，使系統性能始終保持在高位，實現了“越用越順手”的體驗。
至關重要的第三環是“速度”。人體自然神經環路的傳導延遲大約在200毫秒左右。團隊將腦機接口系統從信號采集到指令下發至外設的端到端延遲，壓縮到了100毫秒以內，甚至低于人體自身的生理延遲。這使得患者的控制體驗流暢自然，意念與動作幾乎同步。
在與趙鄭拓當面交流時，患者如此描述自己的感受：“就像控制游戲里的人物，不用特意去想搖桿要往哪個方向擺，想往哪個方向就自然而然地過去了。信號傳輸比較穩，也沒有太多延時。”
目前，該科研團隊的第三例侵入式腦機接口患者的臨床試驗也已完成。“我們使用的都是通用接口和設備，比如價格親民的家用機械臂、機器狗，就像藍牙、鼠標一樣通用，希望患者通過操控一個統一而通用的盒子，達到控制諸多外設設備、更大自由度的機械臂。”
挑戰：誰能使用腦機接口？如何與AI共同演進？
2024年1月，馬斯克創辦企業Neuralink完成世界上首例腦機接口設備植入臨床試驗，轟動全球。短短兩年，伴隨著這項技術從實驗室走向臨床試驗，腦機接口在醫療康復、智能交互等領域迎來了突飛猛進。這項技術也在社會上引發了認知熱潮和倫理討論。
對此，趙鄭拓持審慎態度：“新技術往往‘短期被高估，長期被低估’。”
中國科學院院士、腦智卓越中心學術主任蒲慕明說，腦機接口不是什么新鮮事物，這個領域的研究已開展近30年，但在Neuralink之前，科研人員一直未能很好地解決腦機接口設備微小化、系統化、無線化的問題，患者往往要頭上套一個帶“辮子”的有線系統，才能實現大腦與外界的連通，采集、讀取腦神經信號來控制外部設備。
蒲慕明透露，他要求科研團隊在后續階段的臨床試驗，做到更精確、更精細地控制機械手，比如“意念”操控機械手彈奏一首鋼琴曲。
趙鄭拓勾勒了一個清晰的技術發展路徑圖：短期（三年內），運動、語言功能重建將實現規模化應用；中期（五年內），人工視覺、聽覺等感知覺修復，以及對帕金森、抑郁癥等神經精神疾病的精準調控將取得突破；長期（十年左右），高度微創化的系統有望催生醫療消費乃至普通消費場景，實現某種程度的功能增強。
這其中，腦機接口與AI的深度融合，備受關注。趙鄭拓將兩者的關系分為三個層次：首先是“AI for BMI”，即利用AI算法來解碼復雜的神經信號，這是當前的基礎。其次是“BMI with AI”，即腦機接口作為人類高級意圖的發出端，與具備自主執行能力的具身智能機器人等協同工作。第三層是“人機融合”，未來人類對外設的控制，將不再是發送詳細的運動指令，而是像控制自己肢體一樣，通過神經活動模式的直接耦合來實現“無感操控”。
腦智卓越中心微納電子加工平臺加工侵入式腦機接口柔性電極。
蒲慕明認為，兩大熱門領域腦機接口與AI，進展將是平行的，既是我國“十五五時期”科技創新的重點，也是國際科技競爭的主要領域，“我國的腦機接口應用更側重社會需求，同時，開源的模式惠及這個領域的每一位研究者”。
新技術帶來平權還是新的不平等？蒲慕明提醒，這兩個領域將來都要面臨倫理問題：“腦機接口如果應用在一個正常人身上達到設備增強目的，就是違反科學倫理的，好比參賽者靠吃興奮劑完賽勝出一樣，是不公平的。誰可以使用？用來做什么？使用的邊界在哪里？這些問題亟待厘清。”
趙鄭拓說，盡管前路仍有關鍵技術、倫理法規、成本控制等諸多挑戰，但科研團隊正穩步推動腦機接口從“生命的重建”走向“潛能的拓展”，腦機接口的研發和產業化，只有兼顧技術創新銳度與人文關懷溫度，才能走得長遠。
院士呼吁：發掘扶持來自產業界青年人才，做出腦機接口的中國Deepseek
在腦機接口領域，存在著“技術展示”與“真實應用”的潛在張力。一些演示可能追求視覺震撼，但李雪說，他們的原動力就是解決患者真實生活中的具體問題。三年前在開發第一代原型機時，就開始構思如何幫助患者恢復工作能力，“為家庭減負”。
趙鄭拓認為，腦機接口的價值實現，離不開外部智能設備的發展。正是電動輪椅、機器狗、人形機器人等智能外設的成熟與普及，才讓腦機接口的“意念控制”有了用武之地，能實實在在提升患者生活質量。團隊主動與這些外部設備廠商合作，共同定義控制協議和應用場景，形成了“腦機接口搭橋，智能外設賦能”的共贏模式。
事實上，外設產品的開發是“倒金字塔”狀的產業化思維。團隊介紹，腦機接口的核心是“神經界面”（電極），目前已趨于產品級成熟；之上是微創化、可靠性的“系統集成”，他們已推出全球體積最小的植入體之一；再往上是“數據與算法”，通過臨床規模化獲取數據燃料，驅動性能進化；塔尖則是基于神經科學理解的“應用場景拓展”。每一層都需扎實，才能支撐起規模化應用。
第二例臨床試驗參與者在腦控輪椅過程中與趙鄭拓（左）交流控制體驗
科研團隊成員李雪（左）、趙鄭拓（中）、馬天宇（右）在討論試驗進展
趙鄭拓透露，負責完成植入手術的復旦大學附屬華山醫院團隊，已將手術創傷控制在毫米級。他們的目標是未來將植入手術變得像“打耳釘”一樣簡單、微創，從而讓技術能夠惠及更廣泛的患者群體，乃至打開非醫療場景的大門。
作為全國率先開展腦機接口關鍵技術及產業布局的城市，上海成立了市級重大科技專項，蒲慕明擔任首席科學家，成員單位有七八家高校科研院所。“腦機接口不缺項目不缺經費和投資，缺的是創新人才。”蒲慕明認為，目前我國從事腦機接口的科研人員主要集中在科研院所里，缺少來自產業界的創新人才。“腦機接口的技術源頭還是在美國，他們最重要的創新力量來自企業，為技術創新提供不竭動力。我國腦機接口領域的Deepseek還沒出現”。
蒲慕明從人才引進角度進一步闡釋他的觀點。2020年，在一次線上學術報告會上，蒲慕明聽到趙鄭拓的報告，“想法新穎，令人印象深刻。”腦智卓越中心當即決定遠程面試趙鄭拓。
“如果按照引進人才條件要求，他和李雪是不符合的，趙鄭拓在美國做博士后，也沒拿到人才‘帽子’，李雪剛剛博士畢業。但我們看中他們的創新能力，事實也證明了他們的創新活力。”蒲慕明在接受大江東工作室采訪時，毫不諱言地指出當前人才引進存在的“唯頂刊論文”“唯帽子”等現象，他建議國家成立腦機接口青年人才科研基金，專門資助那些在從事早期研究的碩士生、博士生以及小團隊，而不是將科研經費分給已經做出成果的大團隊，從政策上、體制機制上鼓勵創新人才向腦機接口領域集聚。
（人民日報中央廚房-大江東工作室。文中配圖及視頻均由腦智卓越中心提供）
