重大突破：我国成功开展首例侵入式脑机接口临床试验！

据央视新闻报道，近日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心联合复旦大学附属华山医院，与相关企业合作，成功开展了我国首例侵入式脑机接口的前瞻性临床试验。该成果标志着我国在侵入式脑机接口技术上成为全球第二个进入临床试验阶段的国家。

资料显示，中国科学院脑智卓越中心研制及生产的神经电极是目前全球最小尺寸、柔性最强的神经电极，让脑细胞几乎“意识”不到旁边有异物，最大程度上降低了对脑组织的损伤。

该超柔性神经电极具备高密度、大范围、高通量、长时间的稳定在体神经信号采集能力，已相继完成在啮齿类、非人灵长类和人脑中长期植入和稳定记录验证，为植入式脑机接口前端电极组织相容性差和信道带宽窄的关键瓶颈提供了开拓性的解决方案。

脑机接口的基本原理是通过采集脑电图、脑磁图或脑内电极记录的神经元活动等神经信号，利用信号处理和模式识别算法来解码，并转换成控制指令或输出信号，从而实现对外部设备的控制或与外部设备的交互。

脑机接口技术在医疗康复、神经科学研究、辅助工具开发、虚拟现实、智能机器人等领域具有广阔的应用前景。它提供了更加直观、高效的人机交互方式，同时为患者提供了重要的检查、治疗和康复工具。

根据大脑与外部设备之间信息传递的方向，脑机接口可分为单向和双向两种类型。单向脑机接口中，人的大脑活动被采集并解码，然后转换成控制信号，用于控制轮椅或假肢等外部设备，但外部设备并不向大脑发送任何反馈信息。

而双向脑机接口不仅能将解码的大脑信号用于控制外部设备，还可以通过电刺激将外部设备产生的反馈信号传递回大脑，使人感知外部环境或设备的状态，直观地与外部世界进行交互和沟通。

根据采集信号的电极摆放位置，脑机接口可分为侵入式、非侵入式和半侵入式3种。侵入式脑机接口需要神经外科医师通过微创开颅手术将电极直接植入患者大脑。这些植入脑内的电极记录大脑电波信号，经过处理、分析和编码后，将其转换为计算机或其他电子设备可识别的指令，实现对外部设备的控制。

侵入式脑机接口的优势在于可以直接获取高质量、高时空分辨率的神经信号，但其技术难度大，存在较高的安全风险，如植入物可能引发大脑排异反应或因移动造成脑损伤等。

非侵入式脑机接口用穿戴在患者头部的设备来记录和解读大脑信息，操作简单、成本低、安全性高。由于该技术需要通过头皮和颅骨来采集信号，因此只能获取到大范围脑区的宏观活动信号，获取范围有限，信号空间分辨率较低，同时容易受到外界干扰。

半侵入式脑机接口通常将电极植入头皮下或硬脑膜外，无需穿透大脑皮层采集信号，具有较高的信号质量和分辨率，同时降低了直接植入脑内带来的安全风险。

而从产业链来看，脑机接口的技术流程可分为上游、中游、下游三个环节：上游包括脑机接口电极、脑机接口芯片、脑机接口手术，中游包括脑电信号采集、脑电信号处理、脑电信号分析，下游包括应用端外设和应用端软件。基于脑机接口的技术流程，脑机接口行业形成了完整的产业链。

上游包括脑电采集设备（如非侵入式电极和侵入式微电极）、BCI芯片、处理计算机/数据集和处理算法、操作系统级分析软件和外部嵌套等；中游主要包括脑机接口产品提供商；下游则包括医疗保健、教育培训、游戏娱乐、智能家居、军事国防等各种应用领域。

简单说来，脑机接口技术的发展依赖于多学科综合发展。随着脑科学、材料学、计算机科学等学科的发展，脑机接口技术的进步步伐加速。

脑机接口技术主要涉及硬件、软件和算法。其中，硬件主要包括用于脑电信号采集或神经刺激的电极、用于信号采集处理的芯片以及外部设备；算法主要是用于信号处理的机器学习，软件主要涉及刺激呈现、数据采集、信号处理与输出、系统级操作协议等多个关键技术环节。

截至2023年第一季度，全球脑机接口代表性企业超500家。其中，上游占8%，包括生产制造和销售电极、芯片、外设、相关核心器件的企业；中游占30%，包括生产制造和销售医用及科研用工具、分析软件和采集设备的企业；下游占62%，其中提供应用解决方案的植入式技术路线企业占比9%，非植入式技术路线企业占比53%。

市场规模方面，据国际市场研究机构IMARC Groupe的数据显示，2021年，全球脑机接口市场规模达15亿美元，2022年市场规模增至17.4亿美元，预计2027年全球脑机接口市场规模将达到33亿美元。

目前，我国脑机接口市场规模约10亿元。虽然我国脑机接口行业起步较晚，目前与国外存在一定差距，同时遭受世界主要科技大国在脑机接口领域设立的技术壁垒，限制技术对外出口。但在各大科研院校及相关企业的努力下，我国脑机接口行业正在加快追赶步伐，具有较大发展潜力。