近日，《自然》杂志同期发表了两篇脑机接口技术（BCI）的重磅论文，标志着脑机接口研究迈向了新台阶：美国加州大学旧金山分校等机构的学者将一块芯片植入了受试者的大脑皮层后，当受试者默念句子时，屏幕上的AI替身会帮她发出“她自己的”声音，并展示微笑、嘟嘴、悲伤等受试者努力想传达的表情；另一项研究，则使用了植入的微电极阵列（MEA）识别受试者说话时口面动作相关的脑区神经信号，经机器学习模型解码，最终令受试者可以以每分钟62词的速度与人交流，这是以往同类技术最高速度的3倍，接近了无语言障碍者的自然交流速度（160词/分钟）。
脑机接口技术取得了一系列突破性进展，已逐渐从科幻走向现实。基于脑机接口企业底层技术类型、产品应用领域、当前产品商业化程度等维度，本文从海外国家中选取了5家值得关注的脑机接口代表企业进行分析，以便在微观角度上更好的观察脑机接口产业。
➤ Synchron——全球首家获得FDA批准进行永久植入性设备临床试验的公司
公司简介：Synchron成立于2017年，总部位于美国纽约，并在澳大利亚设有办事处。Synchron脱胎于墨尔本大学，其前身是美国国防部高级研究计划局(DARPA)和国防部(DoD)资助的墨尔本大学的一个实验室。目前该公司的主要研究方向为神经恢复、神经调控和神经诊断。Synchron是全球第一家获得FDA批准对永久植入性设备进行人体临床试验的脑机接口公司。
核心产品
由Synchron研发的Stentrode™，直径仅为8毫米，长度仅为40毫米，能够携带16个电极传感装置。通过微创手术，经颈静脉将设备Stentrode™放置在大脑的上矢状窦，无需进行开颅手术。它的外观像一个血管支架，能够通过微创手术放置在大脑血管中，经过细胞生长期后，与大脑建立链接；接收来自大脑的电信号，使人们能够通过思维控制计算机。
图 Stentrode细节图1
通过放大Stentrode的细节可以看到：“支架”中线缆连接处的椭圆小点为交联点。它的作用是记录或刺激血管内的大脑或神经，它被设计成像纹身一样融入血管壁，与心脏支架类似，且不会对大脑造成长期炎症或创伤。
最新进展
2019年Synchron在澳大利亚对四名渐冻症患者进行了实验，术后患者可完成发送电子邮件甚至推文，以及访问网上银行、完成远程医疗访问等操作。一年期的数据显示该实验未发生任何不良反应。
2022年2月，Synchron获得了未透露的一笔融资。根据相关报道，C轮融资使Synchron的总筹款额达到1.45亿美元。
2022年7月，Synchron又在美国FDA批准下，在美国西奈山医院招募了一名患者进行临床试验，目前未发现不良事件。
➤Neuralink—— 侵入式脑机接口芯片开拓者
公司简介：Neuralink成立于2016年，由埃隆·马斯克（Elon Musk）和一群顶级神经科学家成立。该公司致力于开发植入式脑机接口（BCI）设备，以实现人脑与计算机和其他设备之间的直接通信。Neuralink 采用的是侵入性脑机接口方案，它直接将柔性电极丝植入大脑皮层之中。一般而言，越深入和靠近脑组织本身，脑电信号就越清晰和准确。
核心产品：Neuralink的核心产品是一种叫做the Link的小型设备，它可以通过无线方式连接到你的手机或电脑。the Link设备有一个计算芯片和1024根微小的线，这些线可以通过一个专门的机器人植入到你的大脑中。这些线上有传感器，可以读取和写入你大脑中的神经元信号。神经元信号是你大脑中传递信息的电信号，它们决定了你的思想、感觉和行为。
通过the Link设备，你可以把你的大脑信号转化为可以被计算机理解的数据，也可以把计算机的数据转化为可以被你大脑理解的信号。这样，你就可以用意念来控制手机、电脑或其他设备，也可以从设备中获取信息或指令。
Neuralink有很多潜在的用途，其中最重要的是治疗一些神经系统的疾病。Neuralink可以通过植入电极来刺激或修复受损的神经元，从而恢复正常的功能。比如，Neuralink可以帮助那些因为中风、外伤或其他原因导致瘫痪或失去感觉的人重新走路或感受触摸Neuralink也可以帮助那些患有帕金森氏症、癫痫、抑郁症或其他精神障碍的人改善他们的情绪和行为。Neuralink甚至可以帮助那些失明或失聪的人恢复视力或听力。
最新进展
2023年5月26日，Neuralink宣布获得FDA对人类临床试验的批准。同时，该公司计划在今年下半年开始对6名志愿者进行人体试验，这些都是因为脊髓损伤而导致四肢瘫痪的患者。
2023年8月，埃隆·马斯克在社交媒体平台“X”（前身为“Twitter”）宣布，Neuralink在D轮融资中筹集了2.8亿美元（折合人民币约为20亿）。由亿万富翁、“硅谷风投教父”彼得·蒂尔的创始人基金（Founders Fund）领投，该公司并没有透露此次融资的估值。
➤ Blackrock Neurotech——全球领先的精密电极产品供应商犹他阵列电极发明者
公司简介：Blackrock Neurotech成立于2008年，公司总部位于犹他州盐湖城，是全球领先的神经工程、神经假体和临床神经科学研究工具的供应商。Blackrock汇聚了来自密歇根大学、犹他大学、纽约大学等知名高校的博士人才，拥有超过20年的脑机接口专业知识，技术专长覆盖材料、植入式电子、微型化、系统集成和规范。产品涵盖了电极、前端探头、数据采集系统、刺激器、无线探头、行为系统、配件、适配器等八大类。
核心产品：在电极领域，Blackrock Neurotech是全球领先的精密电极供应商，也是知名硬质电极—犹他阵列的发明者。
图 犹他斜电极及回旋电极阵列2
相比于其他植入电极，犹他电极具有多方面的优点：（1）高通道数。犹他阵列拥有最多128个有源电极通道，可定制多达1024个通道。（2）安全性。自2004年首次植入人体以来，犹他阵列迄今未发生与植入物相关的严重不良事件。（3）寿命长且稳定。犹他阵列目前已成功在灵长类动物体内进行了10多年的长期记录，以及在人体内进行了7年的长期记录。此外氧化镓的材料特性使其能够产生稳定的阈值和高负荷电容，保证电极记录性能的长期稳定。
最新进展：
2021年5月，Blackrock Neurotech完成1000万美元的融资，由re.Mind Capital领投，Palantir Technologies的联合创始人兼董事长Peter Thiel、德国企业家Tim Sievers、Sorenson Impac参与投资
➤Paradromics——研发高数据传输速率的脑机接口
公司简介：Paradromics总部位于美国德克萨斯州奥斯汀，是一家脑机接口技术开发商，公司致力于开发高数据速率的侵入性BCI技术，让具有严重连通性障碍的患者恢复与外界的交流和身体功能。
核心产品：
美国Paradromics公司产品Connexus是一款高数据速率脑机接口产品，专为长期日常使用而设计。Connexus由三个部件组成：Cortical Module、Cranial Hub和Transceiver。
Cortical Module
CorticalModule能够记录来自1600多个独立神经元的信号，以皮层大脑表面以下 1.5 毫米的神经元为目标。因此与使用侵入性较小的 BCI（例如 Synchron 产品）相比，它可以测量的神经信号质量将使患者能够以更快、更自然的速度进行交流。
Cranial Hub
允许被固定在头骨成上，为Cortical Module提供动力，并完成信号处理。
Transceiver
通过外部计算和用户界面系统实现无线充电和数据安全传输。
最新进展：
2023年5月18日，Paradromics的设备Connexus直接数据接口（Connexus DDI）获得了美国FDA突破性医疗器械认定，该设备可用于治疗不可逆转的衰弱性疾病。同时，Paradromics还获得了3300万美元的A轮融资，此轮融资由Prime Movers Lab领投。这笔新资金将用于启动Connexus DDI的首次人体临床试验。
➤BrainGate——人类的高带宽无线脑机接口
公司简介：BrainGate成立于2001年，属于泰斗级别的脑机接口公司，目前已获得FDA的脑机接口技术人体试验研究设备豁免。BrainGate的神经技术使用植入大脑的微电极阵列，让人类仅凭意念就能操作计算机或机械臂等外部设备。BrainGate系统已经允许脊髓损伤、脑干中风和渐冻症患者通过思考自己瘫痪的手和手臂的运动来控制电脑光标。
核心产品：
BrainGate的 “无线脑机接口”（BWD）系统由两部分构成，一部分是位于大脑皮质内的电极阵列，另一部分是位于体外的无线发射器。无线发射器固定在使用者的头部，与大脑运动皮层内的电极阵列相连。其中，无线发射器是一个 5cm 大小、43g 重的小型装置，代替了传统脑机接口用于传输来自大脑内部传感器信号的电缆。
图 试验者正在使用无线脑机接口系统
这套 “无线脑机接口” 系统有两大特点，首先，没有了传统脑机接口繁冗的电缆束缚；其次，能够以 “全宽带保真度” 和 “单神经元分辨率” 来传输大脑信号。换言之，它能够实现高带宽、高精度的无线信号传输。BrainGate 的研究人员在 IEEE Transactions on Biomedical Engineering 发表的研究结果显示，两名瘫痪试验者使用 BWD 在一台平板电脑上进行点击操作和码字，他们的点击的精度和码字的速度非常接近，这表明这套无线脑机接口系统的传输信号保真度与有线系统几乎相同。
最新进展：
2023年，BrainGate发布植入神经接口系统临床试验的安全记录结果，以证实BrainGate神经接口系统的安全记录可与其他长期植入医疗设备相媲美。
参考文献：
[1] 投资人六便士，血管内脑机接口：刘慈欣的科幻正变为现实，https://mp.weixin.qq.com/s/fX7VHkLs3K0h3CkmtEB8Xg
[2]谢凡，奚野，徐庆达，《面向脑机接口的犹他神经电极技术》，物理化学学报，2020
