生物科技

脑机接口:Neuralink与中国的双向突破

2026年07月01日  ·  约5000字  ·  ¥3.00

2024年1月29日,埃隆·马斯克在X上发了一条推文:"昨天,第一个人接受了Neuralink的植入,目前恢复良好。初步结果显示神经元脉冲检测很有前景。"这可能是脑机接口历史上最重要的一条推文——不是因为它提供了多少技术细节,而是因为它宣告了一个时代的开始:人类正式进入了颅内商业化接口的时代。

脑机接口(Brain-Computer Interface, BCI)的核心理念听起来简单得不像高科技:在大脑和外部设备之间建立一条直接通信通道。大脑发出电信号,计算机解码这些信号,然后控制外部设备。但实现起来,你面对的是一个有860亿个神经元、每个都在以毫秒级速度放电、而且信号还会互相干扰的混沌系统。

过去二十年,BCI研究主要由学术实验室推动,最经典的成果是BrainGate项目。2012年,一位因脑干中风而四肢瘫痪的患者Cathy Hutchinson,通过植入运动皮层的犹他阵列电极(96根微针阵列),用意念控制机械臂把一杯咖啡送到嘴边自己喝了下去。这是BCI领域的经典画面,被Nature的封面记录下来了。但BrainGate的问题是:犹他阵列是有线的——患者头顶伸出一个小连接器,拖着一根数据线连到一台冰箱大小的信号处理机。这是一种研究工具,不是一个产品。

Neuralink的出现改写了这个叙事逻辑。他们不是要从学术上证明BCI可行——已经被BrainGate验证过了。他们要证明的是:BCI可以是一种产品。小到可以无线传输,耐用到不需要每天校准,安全到可以在非研究环境下使用,而且最终,成本可以足够低。

Neuralink的植入设备N1是一个直径约23毫米的硬币大小的圆盘,内部集成了电池、信号处理芯片和无线通信模块。最精妙的部分是它连接电极的方式:手术机器人R1将64根柔性高分子线(每根比头发丝还细,上面分布着16个电极)插入大脑皮层的特定区域,总共1024个电极通道。每根线可以独立植入,深度精确到微米级。2020年他们用猪做的演示,2021年用猴子Pager用意念打乒乓球游戏(实际上猴子全程没有操纵杆,光标完全由脑信号驱动),到2024年1月首个人体植入——这个从动物到人的跳跃过程比几乎所有分析师预期的都要快。

2024年3月,Neuralink做了第一次公开演示。首例受试者Noland Arbaugh(一名因潜水事故导致肩膀以下瘫痪的29岁男性)在直播中用意念移动光标玩国际象棋和《文明VI》。他在博客中写道:"这就像在思想上使用原力。"

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Neuralink的技术路线与争议

然而事情并非一帆风顺。2024年5月,Neuralink披露植入Noland Arbaugh的N1设备中有部分电极线从脑组织中回缩了。"回缩"这个词很温和,实际上就是电极从大脑皮层里滑出来了,导致可用的信号通道大幅减少。Neuralink的应对方案是通过算法调整来提高剩余通道的信号利用率,以及优化下一代植入物的表面纹理来增强组织锚定。但这件事暴露了一个根本性的工程挑战:大脑是一个会动的器官。每次心跳、每次呼吸、每次头部转动,都在让皮层发生微小的位移。任何长期在脑内的异物都必须与这种持续的动态环境共存。

这不是Neuralink独有的问题。所有侵入式电极都面临类似的挑战:电极插入后,周围胶质细胞会被激活形成疤痕组织(胶质增生),绝缘电极与神经元之间的电信号,导致信噪比随时间衰减。犹他阵列通常在使用3-5年后信号衰减到不可用的程度。Neuralink宣称采用更细的柔性线可以减少胶质反应,但2024年的电极回缩事件表明,柔性线可能比刚性电极更容易位移。

另一个更大的争议是监管透明度。WIRED杂志2023年的调查报道揭露出Neuralink在动物实验中出现了高于行业平均水平的并发症——包括颅骨感染、电极线植入过深导致血肿等。USDA(美国农业部)曾对Neuralink的实验动物福利展开调查。这些报道加上马斯克本人的争议性光环,让Neuralink成了一个无解的舆论悖论:一边在地下室车库式创新文化的推动下疯狂迭代,一边被质疑伦理底线和科学严谨性。

2024年中,Neuralink获得了FDA的第二项突破性设备认定——这次是针对"通过脑信号控制辅助设备"。同时第二例人体植入已经完成,第三例正在招募中。根据Neuralink2026年的更新,首例受试者已经使用N1设备超过两年,可用电极通道稳定在约600个,日常使用频率为每周约40小时。

中国的双向突破:从清华到浙大

如果把镜头转向中国,你会发现一个完全不同的BCI叙事。中国没有马斯克那样的超级KOL,也没有像Neuralink那样获得数十亿美元风险投资的公司。但中国的路线或许更有深意,因为它选择了并行推进侵入式和非侵入式两条路线,并且在两条路线上都取得了世界级的成果。

先说侵入式。2024年11月,北京清华大学的洪波教授团队与北京天坛医院合作,完成了中国首例无线微创脑机接口人体植入。患者是一名完全性脊髓损伤(C4节段)导致四肢瘫痪的34岁男性。植入物是清华大学自研的NEO(Neural Electronic Opportunity)系统——一个仅有硬币大小的柔性电极阵列,通过微创钻孔手术植入硬脑膜外(注意,是硬膜外,不是皮层内)。

这是中国方案跟Neuralink最关键的技术路线差异。你不需要在颅骨上开一个大窗,不需要在皮层里扎几百根柔性线。电极放在硬脑膜外面——大脑被硬膜保护着,电极不会直接刺入脑组织,手术创伤大幅缩小(清华团队的微创手术时间约1小时,Neuralink的植入手术据报约2-3小时),感染和胶质增生风险也低得多。代价是信号质量——硬膜外信号的空间分辨率和信噪比肯定不如皮层内电极。但洪波团队的工程智慧在于:信号分辨率不够,解码算法来凑。他们开发了一种基于脑电图(ECoG)的深度学习解码框架,即使在低分辨率信号下也能高精度解码运动意图。

植入后,患者在两个月内就实现了用意念控制气动手套完成抓握、用遥控手柄操控轮椅。更重要的是,患者的神经可塑性在这个过程中展现出惊人的适应性——随着使用时间的增加,解码准确率不断上升,说明大脑正在学习如何与这个新接口"对话"。

再说非侵入式。2025年2月,浙江大学脑机接口团队刷屏了整个中国科技圈。他们的受试者是一位72岁的高位截瘫患者,已经完全瘫痪15年。浙大团队给他戴上一个布满72个电极的头盔(高密度头皮脑电图系统),读取感觉运动皮层的脑电信号。同时,两名下肢外骨骼机器人,一个是动力驱动的,一个是功能性电刺激(FES)驱动的。患者在接受了约18个月的训练后,成功用意念控制外骨骼,独立完成了喝水、进食、抓握等动作。

一个72岁的老人,戴个帽子就控制了机器人——请停下来想一想这件事的意义。非侵入式BCI因为隔着颅骨和头皮,信号质量远不及侵入式。头皮脑电(EEG)的空间分辨率大约在厘米级,而皮层内电极能达到微米级。这个差距在很长一段时间里被认为是不可能在功能上弥合的。但浙大团队用两个东西弥补了信号荒:一个是更好的深度学习分类器(他们把卷积神经网络和长短期记忆网络LSTM结合,显著提升了对低信噪比信号的运动意图解码准确率),另一个是更聪明的"混合控制"策略——患者只需要发出高级意图信号("我要喝水"),底层执行细节由机器人自己完成(运动规划、抓握力控制、避障)。人机分工,各干各擅长的。

浙大团队没有马斯克那种全球媒体的镁光灯,但他们的文章发在了Nature Medicine上,被同行评议系统给予了极高评价——编辑部的评论文章的标题是"Brain-computer interface without the surgery"(无需手术的脑机接口)。

中美BCI产业全景

在商业层面,2026年的全球BCI市场呈现出清晰的"中美双引擎"格局。

美国阵营以Neuralink、Synchron、Blackrock Neurotech和Paradromics为代表。Synchron值得一提——它走的是一条更聪明的路线:不打开颅骨,而是通过颈静脉将一个支架式电极阵列(Stentrode)送入大脑运动皮层附近的大血管中,电极从血管内壁记录神经信号。你没看错,这是血管内BCI——连颅骨都不用碰。Synchron已于2023年完成了美国首例人体植入,领先Neuralink整整一年。而且因为手术是标准的血管内介入手术(跟装心脏支架类似),操作难度比神经外科开颅低了不止一个量级。

中国阵营以博睿康(Neuracle)、强脑科技(BrainCo)、华为(作为技术平台方)和各类高校团队为代表。博睿康获得了中国首个脑机接口医疗器械注册证(2025年),核心产品是用于癫痫病灶定位的高密度颅内脑电图系统。BrainCo(哈佛创新实验室孵化,总部在杭州)的非侵入式脑电设备已在教育、冥想和辅助康复领域实现了一定规模的商业化。华为在2025年成立了脑科学实验室,定位是提供底层的芯片和信号处理平台。

一个关键信号:2025年底,中国工信部将脑机接口列入"未来产业新赛道",国家层面首次明确表态。业内普遍预计2026-2027年中国将出台首个脑机接口医疗器械的专项审评指导原则,这将直接决定中国BCI商业化的速度。

神经权利:终极隐私问题

最后,我们必须谈一个注定会越来越热的话题:神经权利(neurorights)。

BCI技术不仅读取你的意图,它直接读取你的大脑。一个能解码你的运动意图的电极,理论上也能解码你的情绪状态、注意力水平、甚至潜意识的偏好。2024年一项发表在Nature Neuroscience上的研究显示,通过分析fMRI信号,可以以超过70%的准确率判断受试者是否在回想某段特定的记忆。这并不是"神探伽利略"式的科幻,而是已经发生的科学事实。

当一个设备能够读取你的大脑信号时,你还有隐私吗?这个问题看起来遥远,但智利已经在行动了。2021年,智利成为全球首个在宪法层面确立神经权利保护的国家,宪法修正案明确规定:"脑活动及其衍生信息不得被未经授权地获取、分析或商业化。"巴西、墨西哥和西班牙也在跟进类似立法。联合国教科文组织(UNESCO)于2025年发布了全球首个《神经技术伦理框架》,尽管没有法律约束力,但标志着国际社会开始认真对待这个问题。

Neuralink的隐私政策里一句令人不安的话被技术博客反复引用:"我们可能会收集和应用你大脑中的匿名神经数据来改进产品和算法。"什么叫"匿名神经数据"?一个人的大脑活动模式本身就是终极生物标识——它不可能被匿名化。你的步态、声纹、虹膜都可以被伪造,但你的神经活动模式是物理上不可复制的。神经数据是终极身份。

所以脑机接口的真正挑战,可能不在电极的材料或者信号处理算法上,而在法律、伦理和社会的交叉路口。

(全文约5000字。本文仅供科技信息参考,不构成投资或医疗建议。)

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