登录

脑机接口热度未减,脑虎科技学术、临床全面开花

作者: 王鑫雪 2023-07-17 12:21

7月初的上海,气温已直逼40度,炙热的温度烤得人仿佛快要喘不过气来。

 

但,世界人工智能大会的现场,依旧人头窜动,甚至门口还有黄牛,顶着烈日兜售“门票”——“400块,包进,进吗?”

 

也正是在这炙热的氛围里,脑虎科技发布了三款新产品,公布了七个学术、动物实验以及临床实验成果,邀请了脑机接口、类器官、器官芯片等创新企业共同探讨生物技术与信息技术(BTIT)未来的发展趋势。

 

“脑虎科技的研究进程确实比想象中要快,研究成果也让人震撼。”发布会结束后,不少人发出了赞叹。


陶虎.png

 脑虎科技创始人兼首席科学家陶虎


但脑虎科技创始人兼首席科学家陶虎却在闭幕致辞中表示,“现阶段,包含脑虎在内的一系列脑机接口初创公司或科研人员,都在做两件事——一是如何将病人变回正常人,二是探索脑机接口的天花板在哪。目前大家做得都只是非常粗浅的探索,未来充满着艰巨挑战,脑虎科技很高兴能够拥有不定期向外界分享自身成果进展的机会,也希望有更多的人加入我们的路径,与我们一起合作,打造生态,开放平台,用所有人的努力实现我们的终极目标。”


产学研多方参会,脑机接口热度未减


曾有观点认为,脑机接口融资已进入冷静期。

 

但在“脑机智能与数字生命”的论坛现场,却与“冷静”形成了鲜明对比——座无虚席之外,还有许多观众站在四周,听完了全程。


论坛现场.jpeg

 

来访者之中,除了有投资机构、脑机接口兴趣爱好者之外,还有政府代表、脑机接口相关研究院所、高校,甚至是相关企业,大家一同回顾脑机接口的起源、发展,共同展望脑机接口的未来。

 

上海市经济和信息化委员副主任刘平表示:“当前,以脑机接口为代表的高端生物技术正在加速演进,成为下一代生命科学和信息技术交互融合的主战场。对此,上海市发布了《发展壮大未来产业集群方案》,大力推动非侵入式脑机接口技术、脑机融合技术、类脑芯片技术等领域的突破。并且,在未来,上海市还将从技术支持、数据应用完善、人才供给三大方面进一步推进脑机接口、生物芯片等高端产业发展。”


刘平.jpeg

 上海市经济和信息化委员副主任刘平


中科院上海分院副院长吴成铁表示:“生命科学与医疗健康、生物技术与信息技术的跨界融合,已成为大国博弈的战略制高点,也是新一轮科技革命和产业革命的重要驱动力量。而长期以来,中科院在我国生物与信息技术研究的主力队伍中占据主力队伍,已形成了一批由优秀科学家领衔、优秀青年科学家为主题的研究团队,是我国BTIT研究领域的主力军和核心力量。作为国家战略科技力量的主力军,中科院十分重视BTIT领域的技术创新,并有信心和能力尽快抢占技术制高点,为国家十四五科技创新做出新的贡献。”


吴成铁.jpeg

 中科院上海分院副院长吴成铁


天津大学副校长明东表示:“祝贺陶虎研究员取得一系列杰出成就。今年是脑机接口概念提出整整50周年。而我们用了20年的时间在追赶美国人走过50年的道路,这中间离不开大家的共同努力。但在今天,脑机接口还处于襁褓期,关于它的未来,我想用两个成语来形容——厚栋任重(栋——技术底座,重——各类应用场景)和任重道远。同时,也感谢这样一场会议,让智能与医学在脑机接口领域实现了双向奔赴。”


明东.jpeg

 天津大学副校长明东


复旦大学附属华山医院院长毛颖则表示:“脑科学是21世纪所面临的重大课题,而脑机接口正是我们大脑与外部环境之间建立的一种全新的桥梁。作为一种创新的神经技术,脑机接口给医生带来了便利,也给患者带来了希望。它的发展趋势是从表象到机理、从有创到无创,从单一学科到多学科的融合。要走得快一个人走,要走的远大家一起走。相信有了大家的共同关注、共识与投入,脑机智能与数字生命的未来一定会像我们在会场外滔滔的黄浦江水一样,浩浩荡荡奔向大海。”

 

此外,中国科学院院士、神经科学家张旭、上海市精神卫生中心院长赵敏也出席会议并讲话,天津大学医工院副院长许敏鹏教授、Nano Rerina首席技术官 Ra’anan Gefen、TCCI应用神经技术前沿实验室主任Gerwin schalk、上海傲睿科技董事长兼首席执行官关一民博士以及脑虎科技联合创始人兼CEO彭雷分别进行了主题分享。


脑机接口诞生50年,柔性电极还需突破三大难关


自1973年美国科学家第一次提出脑机接口概念,至今已有50年。

 

在这50年的时间里,脑机接口走过了70、80年代的概念论证阶段、自90年代起的技术爆发阶段、自2020年起的产业发展阶段,并已从概念论证、临床科研逐步迈向产业转化,且随着技术的迭代、资本的涌入以及有影响力的人物加入,脑机接口产业转化速度正在加快。而在数周之前,FDA对Neuralink科研临床实验的正式批准更是为脑机接口产业注入了一股信心,也注入了一股强有力的推动力量。

 

在脑机接口产业发展“蒸蒸日上”的同时,其技术路径也迎来了一次又一次分化。

 

整体而言,脑机接口的技术路径可分为侵入式与非侵入式两类。其中,非侵入式脑机接口因电极和传感器位置在头皮表面,因此尽管具备无创、低成本等特点,但所获信号较弱,不利于后续解码。而侵入式脑机接口则能获得高空间分辨率信号,且信号质量较高,但存在安全性等问题。

 

目前,非侵入式脑机接口与侵入式脑机接口均有一定数量企业涉及,分别在各自领域寻求突破。脑虎科技便是侵入式脑机接口探索者的代表之一。


彭雷.jpg

 脑虎科技联合创始人兼CEO彭雷


在侵入式脑机接口之下,又可细分为硅基硬质电极系统、血管支架电极、柔性电极系统三大技术路径。与马斯克脑机接口公司一样,脑虎科技也选择了柔性电极系统,因为在其看来,柔性电极系统是最长期可持续的技术路径。

 

但在分享中,脑虎科技联合创始人兼CEO彭雷也坦言,柔性电极系统还需要突破三个问题:

 

一是高通量问题。据悉,人类大脑共有860亿个神经元,但目前的技术水平仅能实现几十至几百通道的神经元信号的采集,无法精确解析大脑运作机制。但是,“我们相信,这个领域一定会有摩尔定律——每隔一段时间,能够采集与刺激的神经元数量能够翻番。”

 

二是创伤问题。彭雷表示,目前,侵入式脑机接口的植入方式是开颅,这是一个创伤较大的植入方式,但脑虎科技相信,随着未来技术的不断迭代,一定会有办法让创口越来越小。而脑虎科技也正在就植入的微创化进行积极探索。

 

三是长期在体的安全性问题。如何使植入的电极与生物体共存,且能够长期有效地记录信号是目前存在的主要技术挑战之一。对此,脑虎科技也正在积极探索,构筑起自身的技术能力。

 

围绕上述三个侵入式脑机接口核心问题,经过一年的技术迭代及研发努力,脑虎科技也形成了全新的7大成果。


从学术到临床,从手术机器人到芯片,脑虎科技公布七大成果与两大全新产品


脑虎科技的7大成果共分为学术、科研、临床试验三个层面。


七项科研成果.png

 

在学术方面,脑虎科技实现了电极创新——将蚕丝蛋白与MEMS电极混合形成的多模态电极可实现大脑神经的解析与调控。


蚕丝蛋白与MEMS的结合,不仅能够实现光刺激,还能实现利用MEMS完成完整多模态闭环的调控;并且,蚕丝蛋白的柔软性能不仅能使之能够在一定强度内保持较好的光耗控制,还更适用于脑组织这一脆弱环境中,而MEMS电极还能实现高质量高通道的信号采集。

 

换言之,蚕丝蛋白与MEMS电极的结合,不仅能保持高质量高通道的信号采集,还能保持较好的光耗控制且生物性能更佳。

 

此外,脑虎科技科学家团队还成功研制出了类蚊口器仿生神经探针电极,可实现电极在硬脑膜外的微创植入。具体而言,类蚊仿生神经探针采用了蚊口的独特结构——外部为一个较硬的外樵,内部为一个柔性吸管——外樵的硬度可保证植入,而柔性吸管则可滞留在体内进行采集。

 

不仅如此,外樵的硬度也使其能够直接穿透硬脑膜,使之较传统硬脑膜剖开再植入的方式更为便捷,且穿透过程中也不会损害电极。

 

而探针背后所设置的高灵敏触觉传感器阵列也可准确分辨探针所碰到的是脑组织还是血管,从而避免血管损伤。且其梭针长度可调节,可实现对不同脑区、不同表面形态的大脑的植入。

 

并且,从现场播放的实验视频中显示,在完成植入后12小时内,高质量的单神经元Spike信号即可被采集。

 

至于科研层面,本次脑虎科技共披露了两项动物实验结果,一项是植入脑虎科技第二代脑机接口产品NeuroInterface和256通道皮层电极的拉布拉多犬——尼奥。

 

该实验完成了运动轨迹的高精度解码,且已完成了多模态信号采集及复杂系统建模,可实现实时解码与脑电控制,未来有望在医疗和军事等领域开展应用。

 

“这应该是国内第一次犬类用皮层电极实现运动解码,尼奥同学的精神和情绪都很好,非常配合地完成了这次实验。”彭雷表示,实验结果也表明,脑虎科技预测的尼奥运动轨迹与其实际运动轨迹相关性超过了80%,解码延迟率也控制在30毫秒内。“我们反复测试解码超过了20天,均得到了稳定的解码数据。”

 

脑虎科技在恒河猴上开展的实验则更为振奋人心。

 

“我们非常高兴地汇报给大家,脑虎科技在过去几个月时间,完成了国内首次,甚至很可能是国际上首次将高通量、高密度的皮层电极植入恒河猴脑内,使其能够打游戏。”彭雷表示,经过连续14天的解码,脑虎科技对悟空(受试恒河猴的名称)运动轨迹的预测与其真实运动轨迹的相关性达到了85%,延迟率也控制在了30毫秒以内。

 

而除了在动物实验上有所突破外,脑虎科技也在临床科研层面取得了三项突破——通过皮层电极完成了在科研临床场景的术中功能区的精准定位;完成了语言解码实验以及实现了柔性深部电极的首次人体植入实验并采集到了高质量单神经元信号。


FlexShuttle.jpeg

 脑虎科技柔性电极手术机器人FlexShuttle


此外,在活动现场,脑虎科技还发布了两款柔性电极植入手术机器人——FlexShuttle和FlexShuttle Mini。前者搭载了多重精度视觉模块与深度学习算法,能实现3.5微米视觉分辨率、10微米机械臂控制精度,且可兼容钨丝与蚕丝两种深部电极植入方式。


FlexShuttle Mini.jpeg

  脑虎科技柔性电极手术机器人FlexShuttle Mini


后者则主要面向科研机构,支持小鼠、大鼠及兔的动物实验,且具有定制化、易操作、高精度、模块化等特点。彭雷表示,FlexShuttle Mini将从8月开始正式交付给首批客户。

 

上述产品外,脑虎科技还发布了脑电采集芯片M2。该款芯片为脑虎科技自主研发的64通道数模混合芯片,搭载全自研16比特高精度ADC模块,可兼容市场中主流的信号采集设备。

 

“不管是侵入式脑机接口还是非侵入式脑机接口,其都具备多方位可延展的想象空间,且这个想象空间还会一点一点渗透到我们此前已经熟悉的领域,例如类器官,例如AGI。“彭雷表示,“经常有人问我,脑机接口与AI 的关系,我觉得脑机接口正在与AI深度融合。并且,碳基生命与硅基生命,一定会走到一起。”

相关赛道 辅助类设备
文章标签 脑科学
注:文中如果涉及企业数据,均由受访者向分析师提供并确认。
声明:动脉网所刊载内容之知识产权为动脉网及相关权利人专属所有或持有。转载请联系tg@vcbeat.net。

王鑫雪

分享
动脉橙
以上数据来自动脉橙产业智库

我们以独创的在线数据库方式,为健康产业人士提供全方位和实时的市场资讯、行业数据和分析师见解。现已覆盖数字健康、医疗器械、生物医药等近500+细分赛道,涉及公司名单、招投标、投融资信息、头部企业动态等各类数据并持续更新。

点击 【申请试用】了解动脉橙产业智库更多内容。
精彩内容推荐

【动脉严选新品鉴第41期】华科精准:国内首创,普惠基层——Q300神经外科微型手术机器人

诺奖科学家、脑健康专家齐聚深圳光明科学城,共商破解脑科学基础与临床转化难题【2023湾区脑科学产业创新与合作大会】

脑科学与脑健康论坛:脑科学创业与投资的下一个“突破口”

探索生命科学“终极疆域”,微型化多光子显微镜照亮大脑

王鑫雪

共发表文章151篇

最近内容
  • 从为国外品牌代工到推出自有品牌,这家创立14年的企业如何实现运动医学耗材国产替代?

    2 天前

  • 携升级版CBCT亮相西部国际口腔展,瑞德医疗如何掘金口腔影像赛道?

    2024-04-28

  • 主攻神经介入经桡入路,这家企业如何在两年内实现自研产品商业化?

    2024-04-28

上一篇

启动教师心理健康公益服务,广州迎来一家认知与睡眠的脑科学医学中心

2023-07-17
下一篇

创新造就未来!“未来医疗科研成果转化与合作大会”大咖云集,金句频出

2023-07-17