解决柔性脑机接口的核心挑战，脑虎科技已实现人脑神经元信号采集

脑机接口技术，作为脑科学发展中的一项重要突破，已成为大科学领域的第四个重要分支。这项技术不仅是人类脑机化的关键工具，也为科学研究贡献了独特的视角，特别是在工业界的应用中更显其价值。脑机接口系统本身极其复杂，它是一个多学科交叉的领域，融合了医疗器械、芯片、材料、算法、机器人、医学、伦理、神经科学和心理学等多个领域，目标是在最大程度地利用脑机接口的同时，最小限度地损伤大脑。

从行业发展的角度来看，2021年被认为是脑机接口产业化的转折点。在此之前，这个领域主要是由学术研究驱动，每两到三年就会出现一篇高影响力的学术论文，如《自然》杂志的封面文章，这些都是全球领域内大科学家的开创性工作。然而，随着马斯克的公司在21年之后快速发展，包括动物实验的进展，脑机接口领域开始从学术研究转向产业化。自21年以来，随着一系列产业化公司的兴起，这个领域的发展开始加速，标志着脑机接口产业化的启动年份。这种转变反映了对整个行业发展的深刻判断。

2023年12月21日，在由芯原股份主办的第二届南渡江智慧医疗与康复产业高峰论坛上，上海脑虎科技有限公司创始人、CEO彭雷进行了《脑机接口——让大脑连接未来》的演讲分享。

柔性脑机接口的核心挑战

目前市场上的侵入式脑机接口主要分为三个技术路线，经过过去十年的发展，各自具有独特的特点和应用领域。首先，硅基硬质电极系统能够同时记录96个通道，主要应用于临床，需要开放手术进行植入。第二种是血管电极系统，能够记录16个通道。第三种是柔性电极，具有三维记录1024个通道的能力，代表了这些技术路线中的最新进展。

硅基电极系统的技术路线自诞生以来已有十年历史，目前全球范围内已有约50人接受了这种植入。在国内，王跃明教授参与了其中一个案例的研究。而Neuralink公司的柔性深部电极技术通过手术机器人植入大脑，已经获得首次人体临床试验的批准。该公司曾在小猪身上进行实验，通过解码运动皮层来研究其运动信号和步态的关系，并于2021年在猴子身上进行植入实验，成功让猴子通过意念控制运动，甚至玩电子游戏。

对于柔性脑机接口的未来，彭雷认为它面临的核心问题包括高通量、低创伤和长期稳定性。目前技术路线的通道数从16到1000不等，通道数越多意味着能够读写的神经元数量越多。虽然我们不可能记录下800亿个神经元的所有活动，但通道数的增加是必然的趋势，脑机接口领域的发展类似于摩尔定律，预计每18个月可读写的神经元数量将翻倍。此外，减少手术的创伤、实现更小的创口，甚至无需缝合，以及保证长期稳定在体内的功能，是这一领域需要长期解决的核心问题。

脑虎科技：推出脑机接口整体解决方案

彭雷，作为脑虎科技的联合创始人之一，领导着这家专注于利用柔性脑机接口技术探索和保护大脑的生命科技公司。脑虎科技是由彭雷和陶虎博士（中科院上海微系统所副所长）创立的，体现了科学家与创业者的完美结合。公司成立于上海，成立时间仅两年，已经取得了显著的进展。

脑虎科技的核心技术包括高通量、高密度、超柔性的电极，这些都是利用光科技的MEMS工艺制造的。在植入技术方面，脑虎科技正在探索独创的技术路线，尤其是在深部电极的植入上，他们在实验室中尝试使用蚕丝蛋白这种深入镶入性的材料来包裹柔性电极，以实现先硬后软的植入方式，这种方式旨在减少对血管的损伤。

脑虎科技已经向市场推出了工业化的整体解决方案。这包括电极、三类医疗器械级的植入体、能实现高通量采集的芯片，以及可以实现视觉引导下微视导入的外端手术机器人。脑虎科技不仅注重硬件的开发，还非常重视软件的开发。目前，脑科学领域尚未形成面向全球的开放源代码和数据算法平台，而脑虎科技希望打造这样一个平台。

彭雷介绍了两个代表性的实验成果。第一个是在上海人工智能大会上首次公开的，他们使用自研的电极植入体和脑电算法平台在两岁的拉布拉多上进行实验，成功解码了运动区的脑电源区信号与步态的关系。第二个成果是在恒河猴上的实验，通过训练猴子打乒乓球，实现了对其运动信号的精准解码。

脑虎科技还在华山进行了汉语语调解码的临床实验，是首次将电极植入人脑并采集单个神经元的信号。

结语

“在今年2月份，脑虎科技第一次将电极植入人脑，并采集到单个神经元的信号，这一研究也获得人工智能大会的最高奖、MIT的奖励，也是目前这个领域中获得奖项估值最多的，融资也是融了3.3个亿的人民币现金，也是脑机接口领域融资最高的公司。”彭雷说到，“虽然脑虎科技目前只有两年的时间，但我们也期待这套硬件、软件、动物实验的脑机接口这套能力能够赋能更多科学家和医疗机构，希望跟更多的小伙伴一起探索解开这个问题。”