2025年7月,工业和信息化部等七部门联合印发关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见,提出到2027年,脑机接口关键技术取得突破;到2030年,综合实力迈入世界前列;国家医保局印发《神经系统类医疗服务价格项目立项指南(试行)》,设立了侵入式脑机接口置入费、取出费等价格项目;“十五五”规划建议明确“前瞻布局未来产业”,其中提出推动脑机接口等成为新的经济增长点;北京、上海等地发布行动方案,针对脑机接口领域的监管政策、产业集群等给出发展方向……创新成果持续涌现、应用探索不断深入,脑机接口市场规模正在进一步扩大。数据显示,预计到2027年我国脑机接口市场规模将超过55亿元,这将进一步推动脑机接口从实验室向产业化阶段迈进,让“心想事成”成为科技赋予的可能。
本版图文均据新华社
动动意念,便能指挥机械手指握住水杯;移动目光,便能在电脑上打出文字;戴上电极帽,医生便能精准判断听障患儿是否听清……现如今,这些颇具科幻感的画面正在医疗机构中真实上演。随着脑机接口技术逐渐进入临床,前沿技术将为医学诊疗带来无限可能。
脑机接口助力康复医疗
10月1日,天津市环湖医院(天津大学脑系科医学中心)天塔院区开诊,该院与天津大学脑机交互与人机共融海河实验室合作的全国首个脑机接口综合临床试验病区正式启用。在这里,“灵犀指”“神甲”“神耳”等一系列实验室团队自主研发的脑机接口产品正在开展临床研究。
戴上脑电极帽,背上装有主控模块的小包,电脑上跳跃出经算法解码的脑电信号。工作人员在脑海中想象右手腕长出了一根“第六指”,用它去抓握。此时,机械手指仿佛会“读心术”,随着大脑的想法缓缓张开,并稳稳抓住桌子上的小球。
这款由天津大学脑机交互与人机共融海河实验室团队研发的手指穿戴设备,叫作“神工—灵犀指”。这根神奇的“灵犀指”已经帮助不少患有偏瘫或肌张力过大的脑卒中患者完成抓握动作,唤醒患者的功能障碍中枢与外周神经系统,助力手部运动功能康复。
除了和患者“心有灵犀”的神奇手指,“神工—神机”“神工—神甲”“神工—神行”等设备可有效帮助脑卒中患者的手部、上肢、下肢实现运动功能康复,已经累计服务3000多名患者。
56岁的张先生因突发脑卒中身体右侧功能严重受损,不能行走也无法自主进食。经过8次脑机接口“神工—灵犀指”上肢训练和6次“神工—神甲”下肢外骨骼装置训练,现如今张先生的上肢活动能力明显增强,可以自己拿着勺子吃饭。“仿佛自己变成了机器人,脑子一想,脚真的就迈出去了。”这是张先生第一次穿戴上外骨骼装置时的感受。
“脑机接口技术打开了未来科技的大门。”天津大学教授、脑机交互与人机共融海河实验室常务副主任倪广健说,“脑机接口和康复医疗的联系最为紧密,在脑机接口的帮助下,一些运动功能障碍患者,可以恢复部分运动能力,甚至可能重建运动功能。”
推动临床诊疗方式进步
瘫痪患者用脑控机械臂书写,盲人通过芯片接口“看见”光影,抑郁症患者通过脑电信号刺激重拾笑容……脑机接口技术给临床治疗带来了更多可能。倪广健表示,由于脑机接口是一项全新的甚至带有科幻色彩的技术,很多人愿意去体验,但是光有新奇的体验感是不够的。现在需要做的是让脑机接口技术形成对比性优势,即与此前的传统治疗手段相比,让患者实实在在地受益。
今年8月,天津大学脑机交互与人机共融海河实验室与天津市环湖医院牵头,联合首都医科大学宣武医院、北京天坛医院等多家国内顶尖医疗机构,聚焦解决脑积水精准诊疗这一国际性难题,共同启动了神经重症脑机接口多中心临床试验,并发布了一系列创新研究成果。其中,全球首个神经重症脑积水精确客观在线诊断系统“神工—神篙”,将脑积水诊断时间从3天缩短至30分钟。
一名5个月大的婴儿成为这一系列创新技术的真切受益者。当时在天津市环湖医院小儿神经外科监护病房,患儿因脑积水头颅异常膨大,皮下青紫的静脉蜿蜒盘踞。治疗团队通过对患儿进行脑脊液循环动力学检测,快速判断出脑积水类型,让医生能在最短时间内确定治疗方案,最终成功挽救了孩子的生命。
“这项技术,结合了人工智能、脑机接口与脑脊液动力学建模,无需造影,可实时评估脑脊液流动情况。”天津大学教授、脑机交互与人机共融海河实验室副主任刘秀云说,“它像是给脑脊液通路做了一次动态心电图。通过曲线走势,我们能快速判断出患儿的脑积水类型,帮助医生把握治疗时机。”
近些年,脑机接口技术不断推动临床诊疗方式进步。今年8月,中国科学院空天信息创新研究院传感器技术全国重点实验室与哈尔滨医科大学附属第一医院神经外科联合,成功完成“基于植入式微电极阵列的脑深部肿瘤边界精准定位”临床试验,医生在脑机接口技术的助力下精准识别肿瘤边界,在最大程度保护功能区的同时,实现了肿瘤切除。
公共医疗关键基础设施
工业和信息化部等七部门印发的《关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见》提出,到2027年,脑机接口关键技术取得突破,初步建立先进的技术体系、产业体系和标准体系;到2030年,脑机接口产业创新能力显著提升,形成安全可靠的产业体系……
为了让新技术稳妥驶上快车道,相关部门和地区也推出相应举措。国家医保局发布的《神经系统类医疗服务价格项目立项指南(试行)》中,专门为脑机接口新技术单独立项,设立了非侵入式脑机接口适配费,侵入式脑机接口植入费、取出费等价格项目。这意味着,一旦脑机接口技术成熟,快速进入临床应用的收费路径已经铺好。
此外,北京、上海等地发布行动方案,对于脑机接口领域的监管政策、临床试验、产业集群等进行明确规划;国家科技伦理委员会人工智能伦理分委员会研究编制了脑机接口研究伦理指引……
“脑机接口不是奢侈品,它是下一代公共医疗的关键基础设施。只有落在医保上、落在病房里、落在病床前,才是真正的医学革命。”刘秀云说。
脑机接口作为未来产业,还需在技术、生态、人才等方面协同发力。有关部门可推动核心硬件、神经信号解码等关键环节的自主创新;搭建开源共享平台,整合硬件、算法和数据资源,推动产学研协同,加快技术迭代。
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何为脑机接口?
许多人对脑机接口的理解,源自科幻电影:脑后接入线缆,就能在虚拟世界“畅游”;用“意念”操控飞行器……
“脑机接口工作机理并不复杂,捕捉大脑电信号的微妙变化、解码大脑意图、实现‘意念’控制‘动作’,不动手也能隔空操控机器。”北京脑科学与类脑研究所所长罗敏敏说。
“十五五”规划建议为何“点名”脑机接口?
一方面,作为未来产业的代表,脑机接口是一个交叉学科,涉及神经科学、材料、芯片、AI、临床医学等多领域深度协同,发展带动性强;另一方面,经过多年培育发展,脑机接口已经过学术探索、科学论证阶段,正处于应用试验阶段,发展前景可期。
目前,脑机接口正在多个领域铺开应用,其中医疗健康无疑是最具活力的应用场景之一。
今年3月,在首都医科大学宣武医院,一位因渐冻症导致言语障碍的患者完成手术植入“北脑一号”。不久,患者就能解码输出近百个常用语句,例如“我想吃饭”“请帮我找医生”等。
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算力助推!“AI+医疗”催生更多新场景
在算力快速发展的背景下,众多机器人产品、大模型技术正加速布局,有望帮助解决更多康养、医疗问题。
“机器人的滑轮车底座就是一个本地化算力盒子,不仅能用于机器人,还能接入其他智能设备,可以说是属于家庭的微型智算中心。”博极生命科技有限公司总经理冯武说。在11月20日至21日于湖南长沙举办的2025世界计算大会上,该公司发布了最新情绪陪伴机器人“笑熵01”。
“大模型终端化部署,拓展端侧计算万亿级市场新空间”是本届大会发布的全球计算创新成就之一。“笑熵01”正是博极生命科技通过大模型终端化部署打造的产品。这一机器人体形小巧但充满“智慧”,具有情绪识别、交流陪伴等功能。“传统低算力平台难以支持机器人进行快速交互,但我们现在采用国产华为昇腾架构,应答速度更快、成本更低,产品和用户数据也更安全可控。”冯武介绍。
老龄化趋势下,机器人一方面可应用于家庭,另一方面可以应用在医疗尤其是康复领域。
“算力的发展,有望让各种机器人深入生活场景。”湖南超能机器人技术有限公司董事长肖湘江说,“从本届大会可以感受到,具身智能等新技术进入越来越多新场景,公众参与度也在提高。”
长沙医疗资源丰富,且拥有国家超级计算长沙中心奠定的算力基础。高校科研机构、企业纷纷借助算力发展和人工智能技术,投向“AI+医疗”领域,逐步形成产业集群。
“自兴AI自主研发的医学影像AI平台,以及全新一代人工智能硬件赋能染色体核型分析,已经应用于全国300多家三甲医院。”自兴人工智能集团工作人员李曦晖在展台上说,公司研发团队由中南大学教授蔡自兴领衔,与国内多家科研及医疗机构建立了长期战略合作关系。
在大会专题活动“超算驱动科学研究新范式”上,湖南大学党委常委、副校长李肯立介绍了胎儿超声大模型的实践。这一大模型的训练发挥了国家超级计算长沙中心的算力优势,整合多家医院数据。
“做一个产前超声检查要多个步骤,我们想依靠大模型技术一步完成,自动生成检查报告,希望未来在家中就能做检查,发现问题再去医院。”李肯立说。
我国神经网络信息处理机制研究取得突破
科研团队破解大脑“协作密码”
天津大学人工智能学院于强教授团队联合国际科研人员,在神经网络信息处理机制研究中取得重要突破。该研究聚焦于大脑神经网络的“基本零件”——突触,首次揭示了其处理时空信息的核心机制。相关成果于11月22日发表于国际著名学术期刊《美国科学院院刊》(PNAS)。
人类大脑中,数以亿计的神经元以脉冲的形式,通过“突触”这一连接点传递和处理信息。对其工作机制的模拟与计算,是人工智能领域发展的重要启发源泉。具体而言,突触具有两种关键的调节能力:一种是“长时可塑性”,即其连接强度可以长期增强或减弱,这被认为是形成长期记忆的基础;另一种是“短时可塑性”,指的是在极短时间内动态调节信号强度的能力。尽管两者均至关重要,但它们如何协同工作,共同影响大脑的学习与信息处理效率,一直是未解之谜。
针对这一难题,研究团队通过构建突触计算与学习理论模型,发现当“长时可塑性”作用于“短时可塑性”时,大脑能够将时间序列上的信息转化为空间上的表达模式。这一机制显著增强了神经网络的记忆容量、抗干扰能力以及对复杂时空信息的识别能力。该模型还在小鼠与人类大脑皮层突触电生理观测中得到了验证,显示出高度的生物合理性。
“这项研究就像是我们找到了大脑在处理信息时的‘协作密码’。”于强比喻道,“它不仅解释了大脑处理信息的底层逻辑,也为开发可解释、可通用的下一代人工智能方法提供了重要支撑。”