癱瘓的人只需“動動念頭”，機器手臂就能遞來一杯水；失去雙手的人靠“意念”操控游戲角色沖鋒陷陣；醫生在開顱手術中實時“讀懂”患者大腦的語言指令……這些科幻電影中的場景，如今正在中國的實驗室和醫院里變成現實。

這些場景背后的核心技術，正是腦機接口（Brain-Computer Interface, BCI）。它像一座橋梁，把人類大腦的電信號“翻譯”成機器能理解的指令。

過去十年，全球腦機接口競賽如火如荼。近日，中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心聯合其他團隊，悄然完成了一項關鍵的突破：成功開展了侵入式腦機接口的前瞻性臨床試驗，使我國成為全球第二個實現侵入式腦機接口人體臨床試驗的國家。更令人振奮的是，中國團隊正以獨特的“小而柔”“快而穩”技術路線，為這項未來科技打上鮮明的“中國印記”。

臨床試驗：硬幣大小的“腦內翻譯官”

2025年3月，上海華山醫院的手術室里，一項改寫歷史的實驗正在發生：

一位因高壓電事故失去四肢的男性患者，大腦中被植入一枚硬幣大小的微型設備（直徑26mm、厚度不到6mm）。這個由中國科學院腦智卓越中心研究團隊研發的裝置，裝載著全球最纖細的柔性電極——僅約頭發絲的1/100，卻能精準捕捉單個神經元的“私語”。

全球最小尺寸的腦控植入體

（圖片來源：中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心）

超柔性電極尺寸極小，僅約頭發絲的1/100

（圖片來源：中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心）

植入后僅兩周，患者已能用“意念”下象棋、玩賽車游戲。更神奇的是，他操控電腦光標的靈活度接近普通人觸摸板水平。

在此前的動物實驗中，植入到獼猴體內的侵入式腦機接口系統也被驗證表現良好。植入后，獼猴僅憑神經活動就能控制計算機光標運動，還能完成目標引導下的腦控打字。植入體在腦中穩定工作數月后，還能通過微創手術安全升級換代。

實際上，這并非我國腦機接口植入成功的孤例。2025年2月，在北京大學第一醫院，30歲的截癱患者小銳通過“北腦一號”半植入設備，實現了人生第一次自主飲水——當他“想”要端起水杯時，機械臂平穩地將水杯遞到他嘴邊。這一案例屬于腦機接口半侵入式技術的早期應用。

中國技術的“獨門絕技”

研究團隊此次的臨床試驗使我國在腦機接口領域走在世界前列。那么，為何我國在這一領域能夠快速躋身全球前列？三大創新是關鍵：

超柔性電極：讓大腦感知不到“異物”

傳統腦電極像硬質電線，容易損傷嬌嫩的腦組織。此次腦智卓越中心研究團隊研制的電極是目前全球最小尺寸、柔性最強的神經電極，截面積僅為國外同類產品的1/5到1/7，柔軟程度超過百倍，彎折它用的力相當于一只蝴蝶拍打翅膀的力的幾十分之一。此外，近期在深圳市第二人民醫院也開展了基于全自主研發的植入式腦機接口技術的臨床研究，其應用的薄膜電極像一片隱形眼鏡，術中覆蓋大腦皮層時，患者甚至感覺不到它的存在。

毫秒級“讀心術”

實時在線解碼是腦機接口技術的關鍵環節。系統需在十幾毫秒窗口期內，完成神經信號的特征提取、運動意圖解析及控制指令生成全流程。研究團隊通過自主研發的在線學習框架，創造性實現了神經解碼器的動態優化，讓系統像“學習型翻譯官”般適應大腦信號變化，實現了低延遲、穩健性、跨天穩定的實時在線運動解碼。

無線自由：甩掉“金屬辮子”

傳統腦機接口需要導線連接外部設備，患者頭部如同掛著“數據辮子”。腦智卓越中心研究團隊成功開展臨床試驗的侵入式腦機接口設備系統具有無線信號傳輸、無線充電(通過定制的帽子)特點，實現對患者友好的人性化設計。此前，北大醫院的“北腦一號”同樣也實現了全無線植入——電極信號通過硬幣大小的顱骨內置裝置傳輸。

未來生活圖景：從治病到智聯萬物

中國腦機接口有著廣闊的應用前景。當技術不斷破壁，生活場景正被重新定義：

醫療革命：未來醫療領域將迎來革命性變革。脊髓損傷患者用“意念”控制輪椅出行；癲癇患者手術中，醫生通過實時腦信號避開語言功能區；對于漸凍癥等嚴重運動障礙患者，新一代腦機交互系統將打破身體禁錮，重建其與外界的溝通橋梁。

通過腦機接口控制文字輸出

（圖片來源：參考文獻[1]）

智能生活：隨著技術的持續突破，腦機接口將逐步實現從醫療康復到日常生活的廣泛應用。這項技術不僅有望幫助運動功能障礙患者重獲自主生活能力，還能為其提供和健康人群一樣的娛樂方式，如玩電子游戲、瀏覽社交媒體等。

人機共生：當前，腦機接口技術已實現意念控制智能家居，標志著人機交互進入新維度。未來，這項技術或可直連機器狗、具身機器人等設備，擴展人類行動邊界，重新定義人與機器的協作方式，推動社會向更智能、更融合的方向發展。

“中國腦機方案”：希望與挑戰并存

目前，中國在腦機接口領域已展現出多重獨特優勢。例如，產學研醫閉環，如深圳“微靈醫療+醫院”模式、北京“北腦所+三甲醫院”組合，讓技術從實驗室到病床的路徑縮短；其次，基礎研究獲得突破。浙江大學揭示“大腦書寫密碼”，為精細控制奠定理論根基；此外，柔性技術領先。超薄電極、無線傳輸等創新，避開他國“硬科技”路徑依賴。

盡管前景光明，挑戰依然存在：在技術方面，設備長期穩定性、信號精度仍需提升；在倫理安全方面，隱私保護、意識干預等議題亟待規范；在成本控制方面，當前植入費用高昂，普及還需產業鏈支持。

回望五年前，中國腦機接口還鮮有人知；如今，我們擁有了諸多突破以及成果。這些突破背后，是科學家們對“重建人類功能尊嚴”的執著。當截癱患者小銳哽咽著喝下第一口自己“操控”的水時，當電子游戲中的角色在腦電波指揮下騰挪閃避時，我們看到的不僅是技術勝利，更是科技對生命最溫暖的致意。

盡管當前受益者僅是少數先行者，但技術背后是數百萬人的期盼——據《中國脊髓損傷者生活質量及疾病負擔調研報告2023版》及中國殘疾人聯合會等數據，中國超500萬脊髓損傷、漸凍癥及截肢患者群體，正在等待腦機接口從“臨床試驗”走向“普惠醫療”的那一天。未來，隨著“中國腦機方案”惠及，這條賽道將證明：最偉大的創新，永遠始于用技術造福人類的初心。

參考文獻：

[1]Qi Y, Zhu X, Xiong X, et al. Human motor cortex encodes complex handwriting through a sequence of stable neural states[J]. Nature Human Behaviour, 2025: 1-12.

出品：科普中國

作者：鄭勝杰（計算與神經系統學博士生）

監制：中國科普博覽