脑机接口,进入产业化拐点
2023-05-26 10:30 脑机接口

2脑机接口,进入产业化拐点

来源:猎云精选(ID:lieyunjingxuan) 作者:韩文静

“如果把植入式脑机接口比作木桶的话,当下,支撑木桶的木板都已经补齐。”

微灵医疗联合创始人邓春山博士告诉猎云网,植入式脑机接口的底层技术积累,已经成长到了一个临界点,在过去五年左右的时间,行业呈现出明显的井喷式发展状态。

脑机接口,简言之就是在人脑与外部设备间建立直接连接通路,让大脑与机器实现“对话”,这也是科幻小说里常见的场景。

2017年,科技狂人埃隆·马斯克创立Neuralink,专门研究脑机接口技术,并发布了多项研究成果,引发了一系列的风潮和关注。脑机接口概念,也一度从实验室被推向了公众视野。

如今,国内已经有越来越多的科技公司,开始探索脑机融合技术的应用。植入式和非植入式两种技术路径,也都有了不同程度的突破和进展。

产业开始落地

大多数人最初对脑机接口的认识来自科幻作品,事实上,得益于底层技术跃进,脑机接口技术正从科幻走向现实,从研究走向应用。

国际市场研究机构IMARC Groupe的数据显示,全球脑机接口的市场规模在2021年达到了15亿美元。该机构预测,到2027年,全球脑机接口市场规模将达到33亿美元,约合238.26亿元人民币。

国内的脑机接口行业也正在成为投资热点,一方面,国内互联网科技巨头纷纷介入脑机接口领域,阿里、华为、科大讯飞等公司以投资并购方式入局脑机接口领域;另一方面,脑机接口创新公司涌现,行业融资事件爆发。

来源:猎云网

这其中,从国内脑机接口企业融资事件轮次分布看,企业多处于融资早期阶段,整个行业尚处起步期,未来发展潜力大。

历经几十年的研究,当前脑机接口正处于第三个发展阶段——技术爆发期。亿欧智库《2022全球脑机接口技术与应用发展研究报告》显示,中国对脑机接口技术的重视程度不亚于发达国家,近两年已经将此技术上升为国家战略。

“十四五”规划第一次将脑机技术明确写入需要攻关的重点技术品类中,明确脑机融合是脑机技术的关键;2021年,我国正式启动了百亿级的科技创新2030重大项目“脑科学与类脑研究”。

随着底层技术的突破、资本以及政策的助力,我国脑机接口产业进一步落地。

去年9月,在世界人工智能大会上,国内脑机接口(BCI)领域首个半植入式设备正式对外发布。

今年5月,全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验在北京获得成功,该试验在猴脑内实现了介入式脑机接口脑控机械臂,这对推动脑科学领域研究具有重要意义,也标志着我国脑机接口技术的突破。

“如今的脑机接口行业已经来到了产业化落地阶段。”臻泰智能创始人王浩冲告诉猎云网,得益于技术的驱动,脑机接口开始从研究走向应用,这其中,非植入式脑机接口,成为临床应用中进展较快的方向。

微灵医疗邓春山博士也表示,行业迎来了工程化的节点。“植入式脑机接口涉及到好几个不同的技术环节,包括柔性电极的微纳加工工艺、芯片工艺、植入无线化、无线通信等等,这些底层技术经过过去十几年积累,如今已经可以集成到一个微型化系统里面,实现工程化。”

两种技术路径

按照信号采集方式不同,脑机接口主要分为植入和非植入两种技术路线。

非植入式脑机接口收集脑电波来进行信号输出,优点是没有创伤,缺点是不够精确。

植入式脑机接口的特点就是通过深部电极将信号采集设备植入到大脑内部,从而获得更精准的信号。相比于非植入式脑机接口,它的控制更加精确、更加流畅,但由于其有创伤性,具有一定风险性,并不容易被患者广泛接受。

这两种技术路径的商业化进展,如今走到了哪一步?

根据《2022年脑机接口行业研究报告》,2020年,非植入式脑机接口占脑机接口市场规模的86%。技术上相对更成熟的非植入式脑机接口,在2022年就逐步开启迈向商业化。

“在植入式脑机接口领域,全球还没有一款被批准的商业产品,我们以美国为例,美国只有一款植入式脑机接口产品在做临床试验,没有被批准上市。”邓春山表示,国内的植入式脑机接口发展和美国相比,有一定的基础差距,在工程化层面会追赶的比较快,但是也会有三五年的差距。

“在电极、专用芯片、算法等工程制造环节,难度和技术要求都不是最高的,这些底层技术在五年前都已经成熟起来,挑战在于集成测试部分,植入式脑机接口核心问题是要做系统级别的设计。”

邓春山提到我国植入式脑机接口行业的核心问题:那就是缺乏在系统层面上做设计的团队。

他表示在未来的几年,微灵医疗把系统级产品传递到临床应用端作为核心任务,推动脑机接口技术的临床转化,强调应用场景落地。

非植入式脑机接口的商业化进程则更快一些。王浩冲告诉猎云网,“非植入式脑机接口的范式、算法和系统应用方面,和国外基本上是齐头并进的状态,加上国内患者群体比较大,数据规模比较大,所以这块进展比较快,和国外差距并不大。”

目前,臻泰智能的脑机康复产品已在北京宣武医院、上海华山医院、西安交大一附院等全国三十多家三甲医院落地。

事实上,植入式脑机接口和非植入式脑机接口并不是非此即彼,王浩冲表示,这两种技术路线将在很长一段时间相互并存,“针对不同的适应症各有优劣,植入式主要是针对重症的,例如癫痫、重度瘫痪等神经功能受损疾病,非植入式则可以聚焦教育、医疗康复、大健康和人机交互产业。”

医疗依然是主流方向

脑机接口技术的应用方向主要有医疗健康、娱乐、智能家居、军事等等。风口之下,行业真正的机会在哪?

医疗健康领域是脑机接口最直接和最主要的应用领域,也是目前最接近商业化的应用领域。相关数据显示,2020年脑机接口在医疗领域的市场规模占比达62%。

在医疗领域的疾病治疗、功能恢复上,脑机接口被广泛应用于康复治疗、疼痛管理、脑机控制假肢等方面。除此之外,脑机接口技术在神经科学、心理学、认知科学等领域也得到了广泛的应用。

事实上,在脑机接口最初提出的时候,就是应用于医疗领域,目的是帮助残疾人重新行走或支配上肢。

但在未来三到五年里,医疗临床应用仍将是脑机接口应用的主流方向。复旦大学类脑智能科学与技术研究院副院长王守岩教授曾在媒体报道中表示,脑机接口即将落地三个细分赛道。

第一是读脑方向,即解码脑信息,对人的内在意识、情感进行解读,让有意识障碍、自闭症等症状的患者与世界重新建立联系;第二是脑机交互方向,即通过外界刺激来改善脑部症状,未来会在抑郁症、疼痛、癫痫等四五个适应症上有很多临床应用;第三是无创脑机接口方向,以硬件结合认知神经科学的方式,推动数字药物的发展。

“在康复医疗中,脑机接口技术让康复从被动变成主动。”王浩冲表示,目前神经康复的赛道已经验证了脑机接口的方式的可行性,大脑可以参与到控制系统中去,用意念直接控制设备,提升康复效率。

例如,有很多高位截瘫、运动功能障碍患者,他们在传统的人工辅助、针灸理疗的治疗方式治疗下,整体康复周期需要半年至一年以上,康复效率较低。

通过上百例的临床验证,王浩冲发现脑机比常规治疗方案,提升了患者20%的康复效率。王浩冲提到,臻泰智能以脑机接口、虚拟现实以及康复机器人三大技术为核心,构建了“BCI+VR+机器人”通用脑机接口智能康复整体解决方案,极大地提升康复训练效果,目前臻泰可实现脑机交互系统响应时间1s以内。

邓春山也表示,微灵医疗的产品主要服务运动失能患者,例如中风、脊髓损伤,渐冻症群体,实现运动功能替代与康复。

在较长的一段时间内,脑机接口的落地产品中主要的科技应用,都会基于临床医生和病人等使用者的需求。

未来,随着技术发展和政策的支持,脑机接口行业将会探索出更多使用场景,患者和消费者也将尽快享受到行业发展的成果。