一. 脑机接口概览
脑机接口(BCI)是一种通过建立大脑与外部设备的直接通信通路,实现神经系统与机器信息交互的前沿技术。
核心原理:采集大脑皮层神经电信号,经算法处理后转化为控制指令,同时将设备反馈信息回传至大脑,形成闭环系统。
1.1 应用领域
(1)功能替代:帮助脊髓损伤、渐冻症患者控制机械臂,恢复行动能力。
(2)功能恢复:通过视觉皮层刺激使失明者重获视觉。
(3)治疗改善:调节神经活动,缓解帕金森、癫痫等疾病。
(4)教育与生活:记忆力、注意力等认知功能改善,游戏操控、疲劳监测等。
二. 按信号采集方式分类
2.1 侵入式
(1)原理:通过手术将电极植入大脑皮层,检测尖峰脉冲和局部场电位信号。
(2)特点:信号精度高,可解码复杂意图;但存在手术风险高、生物相容性等问题。
(3)海外头部:Neuralink(美)。
2.2 半侵入式
(1)原理:同样通过手术植入电极,但位于颅骨内、大脑皮层外。
(2)特点:平衡安全性与信号质量,信号质量优于非侵入式,手术风险低于侵入式。
(3)海外头部:Precision Neuro(美)、Synchron(美)。
2.3 非侵入式
(1)原理:无需手术,通过头皮电极或穿戴设备采集脑电信号。
(2)特点:无创且操作便捷、避免手术及术后不良反应;但信号易受环境干扰、数据量少、难以实现精细控制。
三. 国内头部厂商
3.1 侵入式
(1)阶梯医疗:中科院团队创立,微创植入式BCI头部,已启动国内首个侵入式BCI长期临床试验。
(2)脑虎科技:复旦大学孵化,侵入式BCI领先,高通量柔性电极已完成3例癫痫患者植入。
(3)三博脑科:国内最大神经专科医疗集团,开发BCI辅助手术导航系统,参与多个BCI临床医疗及手术。
3.2 半侵入式
(1)芯智达:北脑所孵化,专注半侵入式BCI,北脑1号正开展临床验证。
(2)博睿康:清华大学孵化,半侵入式、非侵入式BCI双路线,无线微创植入系统NEO已完成多例人体植入。
(3)创新医疗:参股博灵脑机,产品包括上肢外骨骼等非嵌入式产品,植入式BCI系统即将进入临床。
3.3 非侵入式
(1)强脑科技:全球非侵入式BCI龙头,获FDA认证,核心产品包括固体凝胶电极、智能仿生手/腿、深海豚安睡仪等。
(2)翔宇医疗:非侵入式BCI构建全周期神经康复生态链,产品包括脑电采集装置、脑控产品等。
(3)爱朋医疗:通过子公司鹏瑞脑科学布局非侵入式BCI,参股常州瑞神安布局侵入式BCI。
(4)诚益通:子公司脑联科技布局非侵入式BCI,结合经颅磁刺激仪实现神经调控。