國內(nèi)腦機接口行業(yè)正在從專注前沿技術(shù)探索的發(fā)展初期過渡至聚焦臨床價值驗證的新階段。

一方面，經(jīng)過數(shù)年發(fā)展，國內(nèi)腦機接口已取得重大技術(shù)突破，亟須在真實的臨床場景中證明其價值并完成商業(yè)化閉環(huán)。與此同時，國內(nèi)醫(yī)院也掀起了腦機接口的應(yīng)用浪潮并逐步構(gòu)建起了涵蓋華北、華中、西南、華南及華東地區(qū)的腦機接口全國性臨床網(wǎng)絡(luò)。

另一方面，從今年3月國家醫(yī)保局首次設(shè)立“侵入式腦機接口置入費”“侵入式腦機接口取出費”和“非侵入式腦機接口適配費”到11月17日北京《關(guān)于調(diào)整規(guī)范中醫(yī)類（灸法、拔罐、推拿）等醫(yī)療服務(wù)價格項目的通知》特別新增腦機接口收費條目，再到11月26日，華中科技大學(xué)同濟醫(yī)院成功開展全國首例“醫(yī)保價”腦機接口手術(shù)，針對腦機接口落地臨床的支付問題，我國已前瞻性地制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并已開展落地實踐。這為腦機接口的臨床落地奠定了堅實的政策基礎(chǔ)。

在聚焦臨床落地的過程中，尋找到精準(zhǔn)且支持大規(guī)模臨床驗證的優(yōu)質(zhì)場景至關(guān)重要。而在今年，一個臨床應(yīng)用場景頻頻引發(fā)關(guān)注，先是Neuralink官宣盲視項目為未來三年發(fā)展重點，再是明視腦機宣布完成全球首例“復(fù)雜圖形+多種顏色”的視覺重建IIT實驗，成功實現(xiàn)視覺重建從簡單光點到復(fù)雜圖形甚至色彩感知的跨越……視覺重建成為2025年腦機接口的熱議話題。

那么，為什么視覺重建會成為國內(nèi)外知名腦機接口企業(yè)的優(yōu)選落地場景？國內(nèi)腦機接口視覺重建方案的亮點和成效又是怎樣的？借由近期明視腦機IIT成果的發(fā)布，動脈網(wǎng)訪談了明視腦機創(chuàng)始人劉冰博士，以期獲得答案。

01

臨床需求迫切、臨床終點明確，視覺重建成腦機接口臨床落地優(yōu)質(zhì)場景

視覺重建，旨在修復(fù)或替代受損的視覺通路功能，讓視覺障礙患者恢復(fù)基礎(chǔ)的視覺感知或讓正常視覺者獲得超常規(guī)視覺能力。

需要強調(diào)的是，明視腦機的視覺重建方案旨在恢復(fù)患者的功能性視覺，即幫助患者重建基于視覺的相關(guān)能力：其一是能夠獨立避開家具、門檻、車輛、行人等物體獨立安全地行走；其二是能夠識別并抓取物體；其三是能夠獲取物/人體基礎(chǔ)信息，例如識別大號的文字標(biāo)簽、交通信號燈顏色以及親人面部輪廓等。

明確的臨床終點和龐大的臨床需求是功能性視覺重建成為國內(nèi)外腦機接口關(guān)注的主要原因。功能性視覺重建的評價標(biāo)準(zhǔn)較為明確，患者能看見和識別物體即為主要評價標(biāo)準(zhǔn)。與此同時，國內(nèi)約1731萬的視覺障礙群體又為開展大規(guī)模臨床價值驗證奠定了堅實基礎(chǔ)。而在此基礎(chǔ)上，腦機接口在功能性視覺重建方面的技術(shù)優(yōu)勢也是腦機接口企業(yè)投身其中的原因之一。

除基于腦機接口技術(shù)開展視覺重建外，功能性視覺重建的另一主要方式為通過視網(wǎng)膜進行光電轉(zhuǎn)換，利用電刺激替代視網(wǎng)膜進行光電轉(zhuǎn)換過程進而實現(xiàn)功能性視覺重建。但視網(wǎng)膜刺激重建有三大局限：其一是適應(yīng)癥有限，青光眼晚期患者、視神經(jīng)受損患者以及摘除眼球患者無法適用該方式；其二是重建質(zhì)量有限。原因在于，由于視網(wǎng)膜物理空間有限，因此可植入的電極通道數(shù)較少，進而導(dǎo)致重建質(zhì)量較低且只能感知黑白圖像；其三是手術(shù)難度極大，對臨床醫(yī)生操作要求較高。

而基于腦機接口技術(shù)開展的功能性視覺重建，則可“規(guī)避”這些問題。首先，在適應(yīng)癥方面，因腦機接口是直接對視覺皮層進行電刺激，因此理論上可適用于視網(wǎng)膜、視神經(jīng)等嚴(yán)重病變導(dǎo)致全盲的患者的視覺重建，從而可極大地拓展適應(yīng)癥范圍；其次，不同于簡單的光感，腦機接口通過電刺激模式化生成的“光幻視”可形成更具功能性的“人工視覺”，例如識別門窗、障礙物等；最后，明視腦機所采用的柔性電極及超聲手術(shù)擠孔植入方式，不僅安全性更佳、手術(shù)損傷更小，手術(shù)門檻也在一定程度上被降低，神經(jīng)外科醫(yī)生均可開展。這為后續(xù)的術(shù)式推廣提供了極大的便利。

那么，基于腦機接口技術(shù)，明視腦機究竟形成了怎樣的視覺重建方案？

02

人體智能與機器智能共同進化，“腦機雙學(xué)習(xí)”系統(tǒng)讓視覺重建精度更高、效果更優(yōu)

明視腦機的視覺重建方案主要包含智能視覺采集系統(tǒng)、視頻處理單元（VPU）、柔性電極陣列以及腦機雙學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

在重建過程中，患者會佩戴一副集成了微型攝像頭的智能眼鏡，其所拍攝到的畫面會即刻傳送至視頻處理單元（VPU）。爾后，腦機接口視覺重建的第一大關(guān)鍵挑戰(zhàn)開啟——如何將圖像信息轉(zhuǎn)化為大腦可理解的“電語言”？

為此，明視腦機開發(fā)了完整的視覺信息特征提取與編碼解決方案，并創(chuàng)新性地將仿生視覺拓撲模型與深度學(xué)習(xí)相結(jié)合，開發(fā)出了自適應(yīng)多模態(tài)刺激算法。該算法構(gòu)建了包含20種常見場景模型的視覺提示體系，能夠根據(jù)不同環(huán)境需求智能選擇最優(yōu)的刺激策略?；诖耍饕暷X機視頻處理單元（VPU）可瞬間識別圖像關(guān)鍵信息，例如桌子邊緣、門框位置等，并可將這些信息形成指令傳遞至視覺皮層。

而腦機接口視覺重建的第二大關(guān)鍵關(guān)卡也隨之開啟——如何執(zhí)行指令？并且，進一步來看，這一關(guān)卡還可細分為“如何更安全地開展刺激”以及“如何更精準(zhǔn)地開展刺激”。

其中，為實現(xiàn)更安全的視覺重建，明視腦機采用了柔性電極陣列。該電極陣列由厚度僅數(shù)十微米的超薄柔性材料制成，電極間距亦可達到微米級精度且可根據(jù)刺激區(qū)域需求提供數(shù)十到上千個刺激通道的支持。

當(dāng)指令到達柔性電極陣列后，其會用極其微弱的電流精準(zhǔn)動態(tài)地刺激特定位置的視覺皮層神經(jīng)元。這些被刺激的神經(jīng)元會活躍起來，讓患者“看到”一個個光點（即“光幻視”）。通過控制不同電極的開關(guān)，這些光點就能組合成簡單的形狀、輪廓，甚至不同的顏色。這就好比直接在大腦的“屏幕”上，用光點“畫”出了一幅圖像。

至于“如何更精準(zhǔn)地開展刺激”，則更是明視腦機視覺重建方案的“重頭戲”。而這與明視腦機自研的“腦機雙學(xué)習(xí)系統(tǒng)”息息相關(guān)。

傳統(tǒng)腦機接口在醫(yī)療健康的應(yīng)用，多數(shù)是單向指令的灌輸，但視覺重建需要大腦能“理解”這些外來信號。具體來看，當(dāng)?shù)谝淮蜗虼竽X輸入“字母A”的信號時，患者可能只“看到”一團模糊的光點，即并未達到更高精度、更高質(zhì)量的視覺重建。若此時系統(tǒng)能“讀取”到患者的大腦神經(jīng)反饋，則可動態(tài)調(diào)整和優(yōu)化后續(xù)的刺激信號?！斑@其實是構(gòu)建了一個‘刺激-反饋-動態(tài)調(diào)整’的閉環(huán)系統(tǒng)，從而能夠使視覺重建的精度更高、效果更好、個性化程度更高。”訪談中，劉冰博士如是說道。

不僅如此，由于人類大腦也具備學(xué)習(xí)進化功能，當(dāng)某種特定的感知模式持續(xù)出現(xiàn)時，大腦的神經(jīng)可塑性也將會被激活，進而會主動調(diào)整和解釋刺激信號，因而需要持續(xù)“讀取”大腦的神經(jīng)反饋，并及時調(diào)整刺激策略，給予最為適配的刺激方案。

“這其實是機器智能與人體智能兩個‘主體’之間持續(xù)、雙向的互相學(xué)習(xí)與共同進化。”劉冰博士表示，“這種互相學(xué)習(xí)和共同進化機制不僅使得視覺重建的效率更高，更使得視覺重建的質(zhì)量和精度更高、穩(wěn)定性也更好?！?/strong>

據(jù)明視腦機官方消息，其IIT試驗在視覺重建的穩(wěn)定性、復(fù)雜視覺信息感知的準(zhǔn)確性和豐富顏色感知等維度達到了國際領(lǐng)先水平。該試驗的成功不僅進一步驗證了基于腦機接口開展視覺重建的可行性，也為未來使用“腦機雙學(xué)習(xí)”系統(tǒng)實現(xiàn)快速、穩(wěn)定、準(zhǔn)確的視覺重建打下了堅實基礎(chǔ)。

03

未來業(yè)務(wù)版圖，不止視覺重建

誠然，IIT試驗的成功開展是明視腦機基于腦機接口技術(shù)開展功能性視覺重建的階段性成果。

在未來2年內(nèi)，其將持續(xù)聚焦視覺重建的技術(shù)深化與臨床試驗，在已成功的IIT試驗基礎(chǔ)上，擴大受試者規(guī)模，優(yōu)化硬件性能，進行軟硬件型檢，啟動正式臨床試驗；而在3—5年內(nèi)，其將實現(xiàn)首代產(chǎn)品的商業(yè)化落地，并建立一整套包括手術(shù)、設(shè)備調(diào)試、康復(fù)訓(xùn)練在內(nèi)的醫(yī)療服務(wù)體系。與此同時，明視腦機還將基于臨床反饋，迭代開發(fā)更先進、更小型化、更智能的產(chǎn)品。

文章的最后，我們還需指出的是，“腦機雙學(xué)習(xí)”系統(tǒng)對明視腦機的賦能，并不僅僅局限于視覺重建領(lǐng)域。其在視覺重建所形成的完整閉環(huán)—即同時實現(xiàn)神經(jīng)信號的精準(zhǔn)解讀與復(fù)雜信息的有效編碼反饋，為其技術(shù)平臺的延展奠定了堅實基礎(chǔ)。

因此，在更為久遠的未來，基于“腦機雙學(xué)習(xí)”系統(tǒng)在視覺重建領(lǐng)域的積累，明視腦機可將其拓展至具身反饋的運動功能重建、精準(zhǔn)神經(jīng)調(diào)控等更廣闊的應(yīng)用場景，從而形成一個以視覺重建為核心、輻射多領(lǐng)域的腦機接口底層技術(shù)平臺。

“在這一過程中，我們期待與產(chǎn)業(yè)各方積極對話，深度協(xié)同，共同探索中國腦機接口的創(chuàng)新發(fā)展之路?！眲⒈┦靠偨Y(jié)道。

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