全链条自主可控！国产脑机接口芯片实现新突破！

脑机接口（Brain-Computer Interface，BCI）是一种直接连接大脑与外部设备的技术，允许通过神经信号实现人机交互，无需依赖传统的肌肉或语言指令。简单来说，脑机接口就像是大脑和外部世界之间的“超级链接”。它让我们能够跳过躯体，直接用意念来操控那些曾经只能用手或语言控制的设备，不再需要繁琐的操作和复杂的指令，只需一个念头就能开启全新的世界。

目前脑机接口技术通常根据“侵入性”被分为：非侵入式（脑外）、侵入式和半侵入式三大类。由于大脑的信息的收发是通过神经元来完成的，所以脑机接口需要通过“传感器”来监听神经元的活动，而传感器（神经电极）距离神经元越近，信号的清晰度就会越高。因此，半侵入式和侵入式的脑机接口技术可以获得更高清晰度的脑电信号，但是这类技术的门槛也相对较高。埃隆·马斯克旗下的明星脑机接口公司Neuralink选择的就是侵入式脑机接口技术。

虽然中国在半侵入式和侵入式脑机接口技术上起步相对较晚，但是近年来的发展却是非常的快，近期国内的多个脑机接口技术团队都成功取得了新的突破。

全链条自主可控！海南大学脑机接口专用芯片亮相

据海南大学生物医学工程学院官方微信消息，4月13-18日举行的第五届中国国际消费品博览会上，海南大学正式发布了自主研发的植入式脑机接口（BCI）核心技术与系列产品，包括全球领先的脑机接口专用芯片、神经信号采集系统、神经信号调控系统及神经元定位系统。

海南大学生物医学工程学院表示，这一突破标志着我国在脑机接口领域实现全链条技术自主可控，为脑科学研究和医疗应用注入“中国芯”动力。

据介绍，海南大学脑机芯片神经工程团队具有近二十年脑机接口芯片及系统研发经验，围绕侵入式脑机接口开发了多款核心芯片，包括：SX-R128S4高通量神经信号采集及刺激芯片，SX-S32高自由度神经调控芯片，以及SX-WD60低功耗无线传输芯片。

上述芯片实现了对脑机接口信号采集、调控、传输的全链路覆盖，性能对标国际一线产品，已受到业内多家科研单位、企业高度认可。

团队负责人表示：“专用芯片是脑机接口系统的核心，团队一直专注芯片的开发迭代，始终坚持自主创新，芯片性能已达到国际先进水平。我们致力于让科研成果走出实验室，打破我国侵入式脑机接口芯片对进口的依赖，助力中国脑机接口产业腾飞。”

北脑一号完成首批无线人体全植入

此外，作为北京科研工作者自主研发的智能脑机系统，“北脑一号”近期也在北京大学第一医院、首都医科大学宣武医院、首都医科大学附属北京天坛医院，完成了国际首批柔性高通量半侵入式无线全植入脑机系统的人体植入，患者术后恢复良好，设备有效通道数98%以上。通过使用“北脑一号”智能脑机系统，瘫痪患者能够隔空操控计算机、机械臂，甚至驱动肌肉刺激装置，促进自身肢体运动功能逐渐康复。

半侵入式“北脑一号”和侵入式“北脑二号”两套智能脑机系统，是由北京脑科学与类脑研究所，和其牵头成立的北京芯智达神经技术有限公司共同研制的，均达到当今世界领先水平。3月20日，脑科所、芯智达和宣武医院共同发布了全球首例无线植入式中文语言脑机接口，成功帮助因渐冻症导致失语的患者重建交流能力的突破性成果。

据国家神经疾病医学中心主任、宣武医院院长赵国光教授介绍，本次临床试验的首位参与者是一名67岁的渐冻症（ALS）患者。她于2023年在宣武医院确诊ALS，随着疾病进展出现了极重度构音障碍，与外界的语言沟通极为受限。术前，赵国光教授团队精确定位了患者的语言运动功能区，并于近日实施了全球首例无线植入式中文语言脑机接口手术。

在神经外科手术机器人辅助下，将“北脑一号”精准植入患者左侧大脑控制语言运动的关键区域。手术采取半侵入脑机技术路径，将128通道柔性高密度电极置于硬脑膜外，在最小创伤的前提下实现高质量神经信号采集；将硬币大小的主控与信号传输装置嵌入颅骨表面，通过无线近场通讯实现神经信号的高效传输与无线供电。术中测试及术后开机均显示信号采集质量良好。

3月14日患者开始接受语言解码训练，信号采集良好，仅经过3小时的训练，62个常用字词实时解码准确率已达34%。目前患者实时解码准确率达52%，已能解码出“我要喝水”“我要吃饭”“今天心情很好，我想和家人散步”这样的语言。结合基于语言大模型的自适应纠错算法实时优化，已具备简单的语言交流能力，展现出显著的语言恢复潜力。

今年2至3月，“北脑一号”还在北大第一医院、天坛医院相继完成了国际首批柔性高通量半侵入式无线全植入脑机系统的人体植入，患者术后恢复良好，设备有效通道数98%以上。通过使用“北脑一号”，瘫痪患者能够隔空操控计算机、机械臂，甚至驱动肌肉刺激装置，促进自身肢体运动功能逐渐康复。同时，“北脑一号”是国际上首次实现失语患者语言解码的无线全植入脑机系统，帮助患者重建交流的能力。

19岁右侧额叶癫痫患者成功植入脑虎科技256通道柔性脑机接口

近日，另一家国产脑机接口技术厂商——脑虎科技联合中国科学院上海微系统所团队在复旦大学附属华山医院开展的高精度实时运动解码临床试验再获重要突破——一名19岁右侧额叶癫痫患者成功植入脑虎科技自主研发的256通道柔性脑机接口（核心的电极、芯片等都是自研），术后患者恢复良好，两日后顺利进入临床试验。

通过累计19.87小时的Center-out、WebGrid等经典范式训练，受试者实现了对经典游戏《吃豆人》《坦克大战》和大型复杂游戏《王者荣耀》《黑神话：悟空》的精准脑控操作。

不仅如此，基于脑虎科技自主研发的XessOS脑机操作系统，受试者可通过意念流畅地上网和操作各种App（哔哩哔哩、小红书等）、控制智能轮椅和智能家居设备（灯光、窗帘等），显著提升运动功能障碍群体的自主生活能力。

据介绍，此次患者能够实现对复杂游戏的精准脑控，主要得益于脑虎团队基于256通道柔性脑机接口，通过采集局部场电位信号（LFP），将其与屏幕光标运动轨迹实时映射，形成视觉反馈闭环控制机制，进而通过XessOS脑机操作系统实现对外部设备的精准操控。

在训练过程中，团队采用经典的Center-out实验范式校准解码模型：通过位置—速度卡尔曼滤波算法，将256通道皮层脑电信号实时解码为光标速度指令，使受试者快速掌握闭环神经光标的控制能力。

为进一步强化脑控能力，团队又引入了WebGrid范式，要求受试者通过运动想象将光标移动至指定目标方格。通过逐步增加网格复杂度，受试者的脑电控制能力持续优化。

经过累计近20小时的训练，受试者在增强型用户界面下光标脑控性能达4.07比特/秒——这一性能已接近马斯克Neuralink首个受试者Noland经过60小时训练后，在增强型用户界面下的性能。

值得一提的是，整个临床试验过程，受试者状态良好，全程表现优异。试验结束后，华山医院医生团队借助脑虎科技自研的256通道柔性脑机接口精准定位癫痫病灶，成功实施病灶切除手术，使受试者运动功能区得以完整保护，恢复后的受试者未遗留任何功能障碍。

对此，脑虎科技CEO彭雷对受试者表示：“你是中国第一个实现百分之百脑控鼠标的年轻人。”

资料显示，上海脑虎科技有限公司成立于2021年10月，是一家以柔性脑机接口去保护和探索大脑的生命科技公司。基于柔性电极系统方案的三大发展方向，上海脑虎科技就自主开发可临床大面积推广的高通量、低创伤、可长期在体的柔性脑机接口核心技术和包括电极、芯片、材料、封装、植入一体化微系统整体解决方案。