2025中關(guān)村論壇年會重大成果專場新聞發(fā)布會3月31日舉行。北京腦科學(xué)與類腦研究所所長、北京芯智達(dá)神經(jīng)技術(shù)有限公司首席科學(xué)家羅敏敏介紹了面向人民生命健康的成果代表——“北腦一號”智能腦機(jī)系統(tǒng)成果。
2025中關(guān)村論壇年會重大成果專場發(fā)布會上，羅敏敏介紹“北腦一號”智能腦機(jī)系統(tǒng)成果。新京報記者 浦峰 攝
“北腦一號”“北腦二號”均達(dá)到當(dāng)今世界領(lǐng)先水平
腦機(jī)接口技術(shù)堪稱腦科學(xué)皇冠上的明珠，正快步邁向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的前沿。它搭建起生物腦與機(jī)器間的高速信息通路，不僅會徹底變革人機(jī)交互的模式，更為深入解析大腦奧秘打開了新的大門。
在北京市科技創(chuàng)新頂層設(shè)計推動下，以有組織的攻關(guān)方式，通過系統(tǒng)布局電極、芯片、算法、臨床等全鏈條創(chuàng)新要素，由北京腦科學(xué)與類腦研究所牽頭，于2023年成立北京芯智達(dá)神經(jīng)技術(shù)有限公司，落地實施“智能腦機(jī)系統(tǒng)增強計劃”。
“我們聚焦高通量全植入式腦機(jī)接口這一國際前沿領(lǐng)域，以抓型號的方式快速推進(jìn)工程化開發(fā)進(jìn)程，成功推出半侵入式‘北腦一號’和侵入式‘北腦二號’兩套智能腦機(jī)系統(tǒng)，均達(dá)到當(dāng)今世界領(lǐng)先水平?！绷_敏敏說。
這兩套系統(tǒng)最重要的差異是信號采集的深度和采集的信號類型：“北腦二號”是通過把柔性微絲電極植入腦組織的方式，采集單個神經(jīng)元的放電信號，精度高但侵入性強。目前，科研人員實現(xiàn)了“北腦二號”1024通道有線版在猴子顱內(nèi)長期穩(wěn)定植入，在國際上率先實現(xiàn)猴子用意念攔截運動目標(biāo)，入選了2024年中關(guān)村論壇重大成果發(fā)布。
“北腦一號”信號通量位居國際同類產(chǎn)品之首
羅敏敏說，今年發(fā)布的“北腦一號”，科研人員完成了128通道微型、無線、低功耗全植入系統(tǒng)研發(fā)，采用柔性高密度腦皮層電極，貼附在硬腦膜外采集皮層腦電信號，不觸及腦組織，極大降低手術(shù)風(fēng)險。
另外，“北腦一號”集成了高采樣率、大通量、低功耗的腦電數(shù)據(jù)采集、處理和無線傳輸技術(shù)，128通道同時采集的信號通量位居國際同類產(chǎn)品之首，是世界上首個實現(xiàn)百通道以上高通量、無線全植入、準(zhǔn)實用的腦機(jī)接口系統(tǒng)，術(shù)后頭皮完全縫合不留開放創(chuàng)口，對臨床應(yīng)用推廣至關(guān)重要?？蒲腥藛T開發(fā)專用的神經(jīng)編解碼算法，輸出高精度、低延遲的控制指令，實時控制機(jī)械臂、機(jī)械手等外部設(shè)備，可以實現(xiàn)精細(xì)運動解碼以及高準(zhǔn)確度中文言語解碼。
今年初，羅敏敏團(tuán)隊聯(lián)合北大第一醫(yī)院、宣武醫(yī)院、天壇醫(yī)院，針對脊髓損傷、腦卒中等導(dǎo)致的運動功能障礙開展精細(xì)運動解碼，以及漸凍癥導(dǎo)致的言語障礙開展中文言語解碼，取得重大臨床進(jìn)展。植入“北腦一號”的首批三例患者術(shù)后恢復(fù)良好，設(shè)備有效通道數(shù)98%以上。
成果正快步邁向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用
羅敏敏具體介紹了三位患者的情況。在宣武醫(yī)院完成手術(shù)植入的，是一位漸凍癥導(dǎo)致的重度構(gòu)音障礙患者，術(shù)后3小時左右的數(shù)據(jù)訓(xùn)練，已能解碼60多個常用詞，輸出如“我想吃飯”“請幫我找醫(yī)生”“我想出去散步”這樣的短句子。十天前的解碼正確率是百分之三十多，現(xiàn)在最新的進(jìn)展是解碼正確率達(dá)到百分之六十多，“距離達(dá)到百分之七十以上這樣的實用目標(biāo)，已經(jīng)不遠(yuǎn)了，我們就可以開始給患者做任意字句的解碼訓(xùn)練了。”他說，隨著訓(xùn)練深入，有望解碼輸出患者任何想說的話，速度達(dá)到每分鐘80字以上，相當(dāng)于為患者重建交流的能力。
另外兩位患者，分別是北大第一醫(yī)院完成植入的脊髓損傷癱瘓患者以及天壇醫(yī)院完成植入的腦卒中偏癱患者。十天前，脊髓損傷高位截癱的年輕人處在術(shù)后訓(xùn)練到第二周的階段，那時他已能用意念操控機(jī)械臂，并驅(qū)動肌肉刺激裝置激發(fā)自己手部的動作。經(jīng)過最近十天的訓(xùn)練，他的運動想象多分類解碼準(zhǔn)確率已快速提升至75%以上，很快將能夠開始練習(xí)通過意念直接控制電腦，有望實現(xiàn)意念打字、腦控瀏覽網(wǎng)頁、打游戲等，“經(jīng)過這段時間的運動想象訓(xùn)練和腦控肌肉刺激，他表示，自車禍?zhǔn)軅c瘓以來，第一次找回自己手腕發(fā)力的感覺，對未來的康復(fù)又充滿了信心?！?/p>
天壇醫(yī)院的腦卒中導(dǎo)致偏癱患者十幾天前剛剛接受手術(shù)植入。他術(shù)后的恢復(fù)也很快，第二天就能下地了，第四天進(jìn)行了腦機(jī)的數(shù)據(jù)采集和訓(xùn)練準(zhǔn)備。目前，他已能夠在“北腦一號”的幫助下，通過大腦內(nèi)源信號驅(qū)動肌肉刺激裝置進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，并在快速學(xué)習(xí)和適應(yīng)運動想象的方法，逐步實現(xiàn)精細(xì)的動作控制。
羅敏敏說，三位患者目前狀態(tài)都非常好，設(shè)備的有效通道數(shù)和信號質(zhì)量均維持在非常高的水平，他們學(xué)習(xí)使用腦機(jī)接口的進(jìn)程也一路向好。“北腦一號”成果正快步邁向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，未來將帶動生物材料、人工智能、高端制造等萬億級產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展。
新京報記者 張璐
編輯 樊一婧 校對 李立軍
