前言: 得益于市場對輔助技術需求的持續攀升、神經科技與機器學習技術的突破、以及與虛擬現實與增強現實系統的深度融合,全球腦機接口市場在未來幾年有望持續擴大。 同時,人工智能技術的協同發展也將為腦機接口市場注入新的活力。 突破:首例人類大腦芯片植入
1月30日,特斯拉首席執行官埃隆·馬斯克旗下的神經科技公司Neuralink取得了[里程碑式的成就],成功將芯片首次植入人類大腦。
馬斯克在X平臺上發布帖子稱,首位接受Neuralink腦機接口植入的人類患者恢復狀況良好。初步研究成果顯示,神經元尖峰檢測充滿希望。
Neuralink的腦機接口設備為一種侵入式大腦植入物,可通過捕捉神經信號操控外部設備,從而協助嚴重癱瘓患者恢復與外界的溝通。
Neuralink的短期目標是幫助癱瘓者實現意念打字,長遠來看,旨在助力癱瘓者行走、使盲人重見光明,并最終實現人機共生。
[首位人類患者已植入Neuralink的芯片]消息一出,在國內,腦機接口概念股開盤大漲。創新醫療漲停,三博腦科漲超10%,冠昊生物、南京熊貓、中科信息等紛紛高開。
發展:Neuralink的成立與重要時間線
Neuralink成立于2016年,該公司希望建立人腦與外部設備的通信通道:通過在大腦內植入超細線,并將這些線程連接到一個定制設計的芯片上,該芯片包含可以讀取神經元組信息的電極。
雖然這項技術算起來已有幾十年的歷史,而該公司的創新在于使植入物無線化,并增加了植入電極的數量。
其PRIME研究是對其無線腦機接口的一項試驗,旨在評估Neuralink無線全植入式腦機接口的安全性和有效性,使癱瘓患者能夠用他們的思想控制外部設備。
2020年,Neuralink 公布了一款硬幣大小的芯片,成功采集了豬腦的電生理信號;
2021年,發布了將電極植入猴子的大腦,并讓猴子玩[Mind Pong]游戲的錄像。
2023年5月,獲得了美國食品和藥物監管局(FDA)批準開展人體臨床試驗。
2023年9月,宣布已獲得一個獨立審查委員會的批準,腦機接口邁向病人的臨床應用。
此前,Neuralink透露,計劃至2030年為超過2.2萬人植入芯片。
區別:在多方面與其他技術有所不同
①高密度微電極陣列:Neuralink開發的設備包含了高密度的微電極陣列,這意味著它可以在大腦中監測和刺激更多的神經元。這種高密度布局有助于提高信號的分辨率和精確度。
②外科植入技術的創新:Neuralink正在開發一種名為[縫合機](sewing machine-like)的機器人,用于將微電極精確地植入大腦,減少組織損傷并提高植入的安全性和效率。
③無線傳輸能力:Neuralink的設計目標之一是實現設備的無線通信,這將使得用戶可以在沒有明顯外部硬件連接的情況下,使用腦機接口。這對于提高設備的便攜性和用戶的舒適度至關重要。
④可擴展性和升級性:Neuralink致力于開發可擴展和可升級的系統,意味著在未來可以通過軟件更新來增強設備的功能,或者通過最小化的外科手術來升級硬件。
⑤多學科集成:Neuralink的研發團隊結合了神經科學、生物工程、微機電系統(MEMS)、機器人技術和軟件工程等多個領域的專家。這種跨學科的方法有助于解決腦機接口技術面臨的復雜挑戰。
⑥應用廣泛:Neuralink不僅關注醫療應用,如幫助殘疾人士恢復感覺或運動能力,還探索了增強認知能力、提供新型通信方式等更廣泛的應用前景。
⑦開放性和透明度:Neuralink相比一些其他公司,更加開放地分享其科學和工程上的進展,通過公開演講、論文和媒體介紹其技術細節和愿景。
意義:Neuralink的腦機接口的創新之處
Neuralink致力于通過無線設備植入,協助脊椎和大腦受傷導致的癱瘓患者恢復行動能力。
隨著時間推移,腦部疾病或脊椎損傷導致的行動能力喪失病例將不斷增加,這些疾病輕則引發記憶喪失,重則導致大腦損傷,乃至完全喪失行動能力。
經過持續研發,Neuralink已成功簡化腦機接口設備。新型腦機接口設備位于耳后,硬幣大小的植入芯片取代了一塊頭骨,通過電線連接至數厘米之外的接口位置。
盡管芯片體積微小,但其內部結構遠較先前設備復雜,具備諸如監測健康、直接向大腦播放音樂等各項功能,猶如在大腦中嵌入一部智能手機。
據Neuralink研究手冊記載,該芯片配備64條柔性聚合物線,提供1024個記錄大腦活動點位。
這一數字遠超Blackrock Neurotech的腦機接口設備,后者的單一神經元記錄系統是目前唯一長期植入人體的設備。因此,Neuralink設備有望大幅提升腦機通信帶寬。
Neuralink特別強調芯片紗線的靈活性,并表示正研發一種機器人用于植入紗線。
與猶他州鹽湖城的Blackrock Neurotech公司類似,Neuralink將研究重點鎖定在單一神經元活動上,通過大腦電極進行記錄。
相較之下,其他公司更傾向于在大腦表面放置電極,通過記錄神經元群的平均信號解讀大腦活動。
Neuralink的創新之處在于,其成為首款完全植入式的無線系統,這在腦機接口領域尚屬首次。
此前植入式系統需通過頭骨端口與計算機進行物理連接,既增加感染風險,又限制實際應用。
Neuralink的里程碑意義在于,其掌握了腦機接口技術鏈,將各項單點技術全面整合,形成完整系統,包括電極、芯片、系統、封裝技術及臨床等。
換言之,完整系統形成后,其將不再僅限于論文或實驗室層面,而是可作為面向患者(消費者)的產品,進一步孕育產業鏈或新興行業。
市場:腦機接口賽代才剛預熱完成
柔性高密度電極與自動植入機器人的應用,極大地減輕了外科手術的復雜性。
經過6至7年的前期研發與優化,以及數億美金的投入,Neuralink在植入式腦機接口全鏈條研發領域取得了國際領先地位。
美國國家眼科研究所的數據顯示,與視覺相關的嚴重疾病正處于長期上升趨勢。目前,美國約有130萬盲人和290萬弱視患者,到2030年,這兩個數字可能分別增長到220萬和500萬。
根據研究機構Precedence Research的數據,全球腦機接口的市場規模在2022年達到了21.3億美元,預計到2032年將達94.4億美元。
這也意味著腦機接口在商業化道路上進一步加速。從一級市場來看,已有多家創投機構在腦機接口賽道搶占先機。
紅杉資本中國、高榕資本、鼎暉投資、經緯創投、光源資本等創投機構在近兩年紛紛布局,行業中也涌現出微靈醫療、柔靈科技、光宇元心、腦虎科技等熱門公司。
結尾:
全球范圍內,腦機接口技術在醫療器械領域的廣泛應用尚處于起步階段。在將其作為醫療器械進行商業化推廣方面,監管機構秉持嚴謹立場,強調產品須具備充分的長期安全性、有效性和植入便利性。
因此,腦機接口產品的商業化進程亟待充足的數據支撐。當前,國內外腦機接口企業均在積極探索、同步發展。
審核編輯:黃飛
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原文標題:深度丨馬斯克的腦機接口迎來[里程碑時刻]
文章出處:【微信號:World_2078,微信公眾號:AI芯天下】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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