帮瘫痪者康复 靠意念打字 浪尖上的脑机接口撬动未来

2026-03-23 08:57:14 来源:舜网-济南日报
责任编辑:高原

  高位截瘫的病人,可以用意念操控轮椅,自由行动;四肢健全的普通人,可以纹丝不动,用意念控制无人机,让它做各类翻滚动作……

  这些活生生的例子,不是科幻,而是正在医院或科研院所发生的事实,这就是脑机接口等未来产业发展的魅力。在今年的全国两会上,这个产业被首次写入政府工作报告,成为国家重点培育发展的科技方向。

  脑机接口,被誉为大脑与外部设备之间的“信息高速公路”,集合了人工智能、神经生物学、传感器等先进技术,正让科幻变成现实,深刻影响未来生活和产业格局。一直致力于布局未来产业的济南,正在发力!

  瘫痪患者重拾希望憧憬之年

  2025年,绝对是瘫痪患者重拾生活憧憬的希望之年,这一年,医院里发生了太多让人喜极而泣的故事:瘫痪多年的病人,用意念在电脑上打字;眼球转动,玩电脑游戏……一个个看似不可思议的脑机接口医疗案例,被报道出来,传进千家万户。

  2023年,四肢瘫痪10余年的杨先生,在首都医科大学宣武医院接受了无线微创脑机接口手术,经过3个月的居家康复训练,就可以驱动气动手套,自主喝水;21个月后可以徒手吃饭喝水,脊髓神经连接也在不断改善。

  另一位接受类似手术的是河南的董先生,因一场车祸,颈椎处脊髓损伤,不惑之年便瘫痪在床,需要花甲之年的父亲照顾,还有上小学的孩子。2024年11月,他在华山医院植入脑机接口,之后每天坚持训练,不仅做到了徒手喝水吃饭,甚至可以依靠支具稳定站立。

  2025年,被誉为我国的“脑机接口元年”,这一年,我国多位重症患者通过该技术重获“新生”;10月,刚到而立之年的车祸高位截瘫患者,在上海植入脑机接口芯片,成为我国首例全植入、全无线、全功能柔性脑机接口植入的患者,如今已能完全通过“意念”刷B站,操控光标、智能家居、气囊手套等。

  脑波信号直接操控信息设备

  脑机接口这么厉害,可以让瘫痪者站立,那么什么是脑机接口?工信部信息通信经济专家委员会委员盘和林解释说:“就是借助AI解,读人类脑波规律,让人类直接通过脑波信号,操控信息设备,为人类新增一种信息输入输出的交互方式。”

  中国信息通信研究院知识产权与创新发展

  中心主任李文宇的解释则更加通俗:“脑机接口就像是在大脑和外部设备(比如电脑、假肢、轮椅等)之间搭建的‘直接通信桥梁’,大脑思考、产生意念时,会发出微弱的电信号,脑机接口能捕捉到这些信号,经过解码转化成机器能读懂的指令,进而操控设备,同时也能将外部设备的信息转化为大脑可感知的信号,反馈给人体。”

  脑机接口与传统人机交互(如键盘、鼠标、触摸屏、语音控制等)最核心的区别在于,是否需要依赖肢体动作或语言作为中间媒介。脑机接口跳过了这一环节,直接实现大脑与机器的“信息互通”,本质是“大脑信号→机器指令”的直接转换,无需任何肢体或语言参与。

  从技术实现路径来看,脑机接口主要分为侵入式和非侵入式,核心差异在于传感器与大脑的接触方式。侵入式技术虽精准度高,但常需通过开颅、血管支架手术等手段植入大脑,存在感染、免疫排斥、组织损伤等医疗风险;非侵入式技术无需手术,较为安全、操作便捷,成本较低,但解读精度和信号稳定性相对较低,难以实现复杂指令。

  应用场景广泛支撑产业扩张

  脑机接口不只应用于医疗领域,在消费电子、科研教育、工业控制等多个领域,都有着广泛的应用空间,其中医疗康复是刚需应用方向。比如消费电子与智能家居领域,EEG(脑电图)+眼动+肌电融合,实现“意念点击”与免手柄交互,华为、小米已在样机阶段验证。

  在工业与安全生产领域,在高空、高温、高危环境下,可由工人“意念”操纵机械臂或无人车作业,能提升产线效率20%;实时读取特殊波段,发现疲劳、注意力涣散时,可以立即声光报警,适用于矿山、电力、运输等行业。

  在教育与培训领域,课堂头环可以反馈学生专注度,教师即时调整节奏。在文娱与体育领域,玩家用专注度或放松度控制角色速度、魔法释放,已落地于上海、深圳多家VR体验馆;运动员利用它可以调节赛前焦虑。

  目前,脑机接口产业正驶入发展快车道,呈现出快速增长的良好态势。据中国信通院测算,2026年产业规模预计数十亿元,预计2030年的中国市场为100亿元-140亿元。产业规模的稳步扩容,也带动了市场主体的蓬勃发展,目前我国脑机接口企业总量已突破200家,这些企业广泛分布于25个省份。

  首款侵入式脑机接口医疗器械获批上市

  中国信通院发布的《脑机接口技术与应用研究报告(2025年)》显示,全球脑机接口企业数量已达800家,主要集中在美国和中国。Mordor Intelligence的数据显示,2025年全球脑机接口市场规模约为12.7亿美元。预计到2030年,全球脑机接口市场规模将突破百亿美元。

  2026年初,马斯克称,Neuralink将开启脑机接口设备的规模化生产之路。用意念控制机械手指抓取物体、用脑控设备帮助瘫痪患者行走……脑机接口技术正将这些“科幻场景”变为现实。

  在我国,近日,国家药监局批准了博睿康医疗科技(上海)有限公司植入式脑机接口手部运动功能代偿系统创新产品注册申请,实现脑机接口医疗器械全球首发上市,标志着国际首个侵入式脑机接口医疗器械进入临床应用阶段。

  该产品由脑机接口植入体、植入式脑电电极套件、脑电信号收发器、气动手套设备、一次性手术工具包、脑电解码软件、医用测试软件、临床管理软件组成,适用于颈段脊髓损伤所致四肢瘫患者,通过气动手套设备辅助实现手部的抓握功能代偿。

  “拨改投”助力下的济南脑机接口

  济南企业也在发力脑机接口这一未来产业。在山东中科先进技术有限公司实验室里,数架无人机在顺滑地做着左转、右转、翻滚等动作,然而发出指令的并非操纵者手中的遥控器,而是头戴电脑帽的实验人员,他们用意念就可以操控无人机。

  “我头上这个电脑帽,就是一个脑机接口,可以采集我大脑的信号,然后经过算法滤波运动识别,可以判断我要发出的命令,指挥无人机做各种动作。”实验人员说,这个脑机接口可以实现4k赫兹的采样频率,“就是一秒钟可以采4000个点,通过高频率的采集,能更好获取大脑意图”。

  在实验室内,工作人员戴上脑电帽,穿戴上外骨骼,通过意识发出指令,外骨骼便可以带动双腿行动,这可以帮助下肢运动功能障碍的患者恢复行走能力。据介绍,这一设备很快就要在山东部分康复医院应用。

  山东中科先进技术有限公司是济南市政府、高新区管委会、中国科学院深圳先进技术研究院三方共建的新型研发机构,2019年成立以来,自主研发的NeuroSci无线脑电采集系统,凭借64通道可穿戴式无线采集、1000SPS单通道采样率等国际领先技术指标,达到全球先进水平。

  取得这些成绩,除了科研人员的努力,也离不开济南的支持。2025年底,山东中科先进技术有限公司“拨改投”项目签约。近年来,济南市科技局与市财政局、济南财金集团紧密协作,创新探索财政资金投入新模式,通过“拨改投”等科技领域财政资金改革,让财政资金从“一次性补贴”变为“循环式股权”,保留了政府的引导属性,更赋予市场机制的活力。

  此外,山东蓓明医疗科技有限公司联合山东大学,也已经开发出“高性能高机接口采集装置”。(济南日报·爱济南记者:刘彪)

  政策护航▶

  2025年以来,我国出台了一系列政策措施,推动脑机接口走向产业应用。

  2025年3月

  湖北省医保局出台全国首个脑机接口医疗服务价格项目。国家医保局在神经系统立项指南中,把脑机接口单独立项,解决产品如何收费的问题。目前,湖北、浙江、四川等省份已落地实施。

  2025年7月

  工信部等7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》,提出加强基础软硬件攻关、打造高性能产品、壮大创新主体等多项举措。该政策首次实现跨部门协同,覆盖脑机接口技术研发、标准制定、临床应用全链条。

  2025年9月

  国家药监局发布《采用脑机接口技术的医疗器械术语》。为这一新兴领域建立统一的“语言”体系,支撑其规范有序发展。

  2025年12月

  国家药监局将植入式脑机接口医疗器械列入优先审批高端医疗器械目录,为加速脑机接口医疗器械研发上市。

  2026年1月

  工信部等8部门发布《“人工智能+制造”专项行动实施意见》提出,加快脑机接口产业化、商业化进程。

  2026年3月

  我国“十五五”规划纲要提出,瞄准引领未来发展重点领域,构建未来产业全链条培育体系,推动脑机接口成为新的经济增长点。

神经修复迎来“无线”新时代

  一项来自山东大学晶体材料全国重点实验室与齐鲁医院的联合研究成果,为全球数千万创伤性脑损伤患者带来了崭新曙光。研究团队成功研制出世界首款无线压电微纳贴片,通过超声波驱动即可实现对植入干细胞的精准电刺激,无需植入电极、避免二次损伤,标志着神经修复治疗迈入“精准无创”新阶段。这成为2025年度山东好成果和济南好成果。

  破解“神经元不可再生”魔咒

  全球每年有5000万至6000万人遭受创伤性脑损伤,许多患者因此丧失运动或认知功能,甚至危及生命。神经元一旦受损,极难自行修复,传统医学手段往往束手无策。虽然植入神经干细胞并通过电刺激诱导其分化为神经元,被视为重建神经网络的有效途径,但临床推广一直面临巨大阻碍。

  “传统的电极刺激方式,需要手术植入电极,创伤大、易感染,且刺激效率低,难以精准作用于动态迁移的细胞。”山东大学晶体材料研究院教授仇吉川说,这正是当前神经损伤修复临床治疗的核心瓶颈。在这一背景下,山东大学晶体材料研究院刘宏/仇吉川课题组联合齐鲁医院,依托学校“学科交叉导师创新团队计划”,组建起一支融合材料、医学、生物、微加工等多学科背景的研发团队,向这一世界性难题发起攻关。

  团队交出的答卷,是一张薄如蝉翼的“钛酸钡-还原氧化石墨烯复合压电微纳贴片”。它如何工作?奥秘在于“压电效应”——当材料受外力变形时,其内部会产生电荷。团队巧妙利用这一原理,将贴片设计成能稳定吸附在神经干细胞膜表面的微型“能量转换器”。

  “治疗时,只需通过微创注射,将吸附了贴片的干细胞植入损伤区域。”仇吉川解释。此后,患者只需使用常见的医用超声理疗仪从体外施加超声波,声波穿透组织,驱动贴片产生微小的压电电位,从而精准激活细胞膜上的电压门控钙离子通道,定向诱导干细胞分化为神经元。

  在这一过程中,钛酸钡纳米颗粒作为核心压电材料,负责响应超声产生电信号;还原氧化石墨烯纳米片则作为载体,将钛酸钡牢固“锚定”在细胞膜表面,防止其进入细胞内部造成损伤。整个过程,除初始注射外完全无创,彻底摆脱了传统电极的线缆束缚与植入创伤。

  大脑神经网络实现“无线重启”

  技术的成效,在动物实验中得到了令人振奋的验证。研究团队在大鼠创伤性脑损伤模型上进行了系统测试。手术后,接受载有压电贴片的干细胞移植的大鼠,每隔两天接受一次超声刺激(1兆赫兹,每次5分钟)。

  28天后,结果揭晓:通过免疫荧光技术追踪观察,约60%的植入干细胞成功分化为神经元,这一分化效率相较于仅植入普通神经干细胞提升了近3倍。更令人鼓舞的是,这些大鼠的运动与认知功能得到了显著恢复,受损的神经网络实现了有效修复。

  “数据背后,是精准靶向刺激技术的支撑。”仇吉川表示,由于贴片紧随细胞移动,电刺激可精确作用于目标细胞,避免了传统电极能量分散、效率低下的问题。同时,无创的超声驱动方式极大提升了治疗的安全性与接受度。

  “无线”治疗的无限未来

  这项成果的价值远不止于创伤性脑损伤。研究团队认为,该技术平台在神经退行性疾病(如阿尔茨海默症、帕金森病)以及脊髓损伤等领域同样具有巨大的应用潜力。其核心优势在于实现了“微创植入、无线驱动、精准刺激”的融合。

  谈及产业化,仇吉川表示,目前尚处于前期研究阶段,未来期待与企业合作推动技术优化与临床试验。但研究团队对这项成果的市场前景充满信心:“传统电刺激设备笨重、需专业操作,植入式电极存在感染和二次手术风险。我们的技术使得超声设备可家用,操作简便,能极大降低患者的时间与经济成本,同时减轻公共卫生系统的负担。”仇吉川说。

  展望未来,团队的研究步伐并未停歇。他们正致力于攻关可降解高性能压电材料的批量制备技术,并探索与聚焦超声等先进技术的结合。(济南日报·爱济南记者:刘彪)

责任编辑:高原
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