来到2024年,短短一个多月的时间,世界脑机接口行业就风起云涌,竞争趋于白热化。Neuralink的第一例实验已经开始,并获得了“令人鼓舞”的初步结果;然而,其最大的竞争对手Synchron也开始了动作,其推出的Stentrode曾被马斯克成为“遥遥领先”,当然,加州理工学院的功能超声也一直在追赶。国内清华大学也获得了重大突破:在四肢截瘫患者身上实现了自主脑控喝水。

在2023年12月底国际电子商情的《2024年电子行业十大市场及应用趋势》中,预测“2024年脑机技术或将进入应用阶段”。

彼时,马斯克旗下的脑机接口(BCI)公司Neuralink希望利用大脑植入物让瘫痪人士恢复运动能力,目前正在准备首次人体试验。最新研究显示,脑机技术正在帮助脑损伤患者改善认知状况,其应用似乎即将进入落地阶段。

来到2024年,短短一个多月的时间,世界脑机接口行业就风起云涌,竞争趋于白热化。Neuralink的第一例实验已经开始,并获得了“令人鼓舞”的初步结果;然而,其最大的竞争对手Synchron也开始了动作,其推出的Stentrode曾被马斯克成为“遥遥领先”,当然,加州理工学院的功能超声也一直在追赶。国内清华大学也获得了重大突破:在四肢截瘫患者身上实现了自主脑控喝水。

Neuralink 首个产品:心灵感应

2024年1月29日晚,马斯克在X平台上发帖称,第一位人类患者已经接受其初创公司Neuralink Corp.的大脑植入芯片,患者“恢复良好”且初步结果令人鼓舞。随后马斯克称Neuralink的首个产品被命名为Telepathy(心灵感应)。

它可以控制手机或电脑,只需通过思考就能(控制)几乎任何设备。最初的使用者将是那些四肢瘫痪的人。

Synchron:Stentrode遥遥领先

在马斯克宣布脑机接口“手术成功”后,其头号竞争对手Synchron公司也开始了动作。2月1日,Synchron宣布收购了德国薄膜组件技术公司Acquandas的少数股权,Synchron将获得后者医疗设备分层技术的独家使用权。另外,Synchron的两位高管也将加入Acquandas的董事会。

Synchron成立于2012年,开发了名为“Synchron Switch”的脑机接口(BCI)。该接口在微创手术的帮助下植入大脑运动皮层表面的血管,通过颈静脉连接到大脑,进而令身体活动能力有限的使用者可以用意念操作智能家居设备等。

来源:Synchron

早于2020年8月,美国食品与药品管理局(FDA)就授予了Synchron “突破性设备”的认定。2022年,Synchron的7500万美元C轮融资获得了超额认购,投资者中有比尔·盖茨以及亚马逊创始人杰夫·贝索斯旗下的基金。

Synchron当时预计,一旦FDA的关键实验成功,其设备预计最快能在2024年获得商业批准并正式上市。本次收购Acquandas股权可能预示着产品的上市时间开始临近,公司正在为商业需求做准备。

而Acquandas方面拥有独特的技术,可以对接口植入物中的金属进行分层。Synchron首席执行官Tom Oxley表示,虽然两家公司已合作多年,但新的合作将帮助公司继续围绕可植入神经技术和规模进行创新,以满足“非常大的潜在需求”。

Oxley说道:“我们认为有数百万瘫痪患者需要这项技术,我们正准备大量生产。”随着设备即将增产,Synchron还希望评估潜在患者的兴趣,公司计划在2月中旬启动患者登记,以便获取有关需求的更多详细信息。

Oxley称,“我们希望创建一个机制,让人们可以表达意向,这将帮助我们确定我们首先关注美国各地哪些临床站点的考虑因素。”

一直以来,Synchron总被拿来与马斯克的Neuralink作对比,期间前者一度被认为已经领跑了BCI这条赛道。但本周早些时候,马斯克宣布Neuralink已完成首例人类大脑设备植入手术,似乎又占上风。

两者相比,Neuralink的系统需要通过开颅手术才能植入患者的脑组织,而Synchron的电机支架设备“Stentrode”只需要做微创手术,风险自然要低一些。

有消息称,马斯克在去年7月的一场内部会议上抱怨,Stentrode已经遥遥领先Neuralink的技术。

加州理工学院:功能超声改变 BMI 的游戏规则

许多 BMI 需要进行侵入性手术,将电极植入大脑以读取神经活动。然而,2021年,加州理工学院的研究人员开发出一种利用功能性超声波(fUS)读取大脑活动的方法,这是一种创伤性小得多的技术。

一项新的研究证明,功能超声技术可以成为"在线"BMI 的基础,它可以读取大脑活动,用机器学习编程的解码器解译其含义,进而控制计算机,在延迟时间极短的情况下准确预测运动。

超声波用于对大脑的二维薄片进行成像,然后将其叠加在一起,形成三维图像。来源:W. 格里格斯

这项研究是在加州理工学院的理查德-安德森(Richard Andersen)和米哈伊尔-夏皮罗(Mikhail Shapiro)实验室进行的,理查德-安德森是詹姆斯-博斯韦尔(James G. Boswell)神经科学教授、T&C Chen 脑机接口中心主任和领导主席;米哈伊尔-夏皮罗是马克斯-德尔布吕克(Max Delbrück)化学工程和医学工程教授、霍华德-休斯医学研究所研究员。这项工作是与法国巴黎 INSERM 医学物理学主任 Mickael Tanter 的实验室合作完成的。

功能超声的优势

安德森说:"功能超声是一种全新的模式,可以添加到脑机接口工具箱中,为瘫痪患者提供帮助。与脑部植入物相比,它的侵入性更小,而且不需要不断重新校准,这一点很有吸引力。这项技术的开发是一项真正的合作努力,单靠一个实验室是无法完成的"。

"一般来说,所有测量大脑活动的工具都有利有弊,"加州理工学院前高级博士后学者副研究员、该研究的共同第一作者萨姆纳-诺曼(Sumner Norman)说。"虽然电极可以非常精确地测量单个神经元的活动,但它们需要植入大脑本身,而且很难扩展到几个以上的小脑区。非侵入性技术也有其局限性。功能性磁共振成像(fMRI)可测量整个大脑,但灵敏度和分辨率有限。脑电图(EEG)等便携式方法则因信号质量差和无法定位大脑深层功能而受到阻碍"。

通过功能性超声神经成像测量的后顶叶皮层血管

清华大学的重大突破:四肢截瘫患者实现自主脑控喝水

1月31日消息,日前,宣武医院与清华大学团队共同宣布:脑机接口技术取得重大突破。

据“首都医科大学宣武医院”、“清华大学”公众号介绍,首都医科大学宣武医院赵国光教授团队、清华大学医学院洪波教授团队日前召开无线微创脑机接口临床试验阶段进展总结会,宣布首例患者脑机接口康复取得突破性进展。

据了解,首例接受脑机接口处理器植入脑内的患者是一位车祸引起的颈椎处脊髓完全性损伤(ASIA评分A级)的男性,处于四肢瘫痪状态已14年。

脑机接口处理器为两枚硬币大小,植入患者颅骨中成功采集感觉运动脑区颅内神经信号。

该系统采用无线微创设计,体内机埋在颅骨内,电极覆盖在硬膜外(硬膜位于颅骨和大脑皮层之间,起到保护神经组织作用),不损伤大脑细胞,手术后10天患者出院回家。

据介绍,居家使用时,体外机隔着头皮为体内机供电,并接收脑内神经信号,传送到电脑或手机上实现脑机接口通信。

在3个月居家脑机接口康复训练后,该患者可通过脑电活动驱动气动手套,实现自主喝水等脑控功能,抓握解码准确率超过90%。

值得一提的是,官方表示,与马斯克旗下的Neuralink脑机接口不同,清华团队的系统是把电极放在大脑硬膜外,通过长期动物试验研制,不会破坏神经组织;采用近场无线供电和传输信号,体内无需电池。

小结

正如我们在去年12月底做的预测,2024年,脑机技术或将进入应用阶段。随着各种应用的落地,2024年成为脑机接口技术历史性的元年。

而中国在脑机接口方面的技术其实不亚于美国,特别是在没有芯片限制的情况下,中美前沿技术的竞争将越来越激烈。

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