四肢截瘫患者实现用意念控制机械臂倒水、渐冻症患者能通过电脑屏幕输出近百个常用语句……6月19日，“活力中国调研行”采访活动走进位于昌平区的北京脑科学与类脑研究所（以下简称“北脑所”），见证了我国脑科学与脑机接口等新技术领域创造的一个个“生命奇迹”。
智能脑机系统全球领先
上述截瘫患者实现奇迹依靠的是北脑所联合芯智达研发的“北脑一号”智能脑机系统。一段视频显示，接入该系统后，患者不仅成功实现了用意念控制机械臂倒水，同时还能用意念控制电脑光标，玩电脑游戏，其上肢也逐步呈现康复进展，能完成手术前不能完成的一些手部动作，如手指捏放玻璃弹珠等。
“北脑一号”临床验证中，一位四肢截瘫患者用意见控制机械臂倒水
今年3月5日，在导航手术机器人的辅助下，“北脑一号”电极被精准植入到一位因渐冻症导致言语障碍的患者左侧大脑控制语言运动的关键区域。神奇的是，出院前，患者已能通过“北脑一号”在电脑屏幕上解码输出近百个常用语句，例如“我想吃饭”“我想出去散步”“请帮我找医生”等。出院后，系统有望解码患者任何想说的话，使其重建交流能力。
北脑所所长罗敏敏表示，由于涉及到电极、芯片、数据、算法、分析软件、生物相容性材料等各种技术环节，脑机接口产品链路长，部分关键技术存在瓶颈，临床验证、监管和标准也有待完善，系统研发难度很大。
实际上，脑机接口是典型的跨多学科复杂集成系统。为此，北京市提前谋划，依托优越的跨学科科研与临床资源生态，启动了“智能脑机系统增强计划”，并由北京脑科学与类脑研究所牵头，成立了北京芯智达神经技术有限公司（以下简称芯智达），聚焦高通量全植入脑机接口这一国际前沿领域，以工程化方式快速推进研发，成功推出了“北脑一号”和“北脑二号”智能脑机系统，两者都已达到全球领先水平。
就“北脑一号”而言，它是国际上首次实现百通道以上，高通量、无线全植入、准实用化的半侵入式脑机系统。芯智达业务发展总监李园表示，“北脑一号”128通道的柔性高密度薄膜电极可通过手术方式贴敷在患者硬脑膜外，不触及脑组织，生物相容性高、信号质量优异，手术后患者头皮完全缝合，手术风险非常低。
“北脑一号”智能脑机系统展示
据了解，今年年初以来，北脑所和芯智达联合北京大学第一医院、首都医科大学宣武医院、首都医科大学附属北京天坛医院开展了“北脑一号”的临床验证，到目前已完成五例患者植入，为脊髓损伤、脑卒中、渐冻症患者开展运动、言语功能的替代和康复。“下一步，我们将完成‘北脑一号’智能脑机系统的正式注册临床试验，同时，继续推动技术优化与应用拓展，为更多患者带来福音。”李园说道。
与半侵入式的“北脑一号”不同的是，“北脑二号”开发的是侵入式入脑电极，其植入式电极采用柔性材料，极大降低了对大脑产生的损伤，可确保信号长期稳定采集。
李园表示，“北脑二号”智能脑机系统基于高通量柔性微丝电极采集脑皮质内大规模神经元放电信号，聚焦于动态精准运动控制、认知恢复与增强、全身导航运动控制、视觉重塑与增强等功能。
现场展示的“北脑二号”模拟动物试验
据了解，“北脑二号”1024通道有线版已实现猴子用意念拦截运动目标的突破性成果，临床应用的微型无线全植入产品也正在加速研发中。记者在现场的模拟展示中看到，一只参与试验的猴子（虚拟猴玩具）在接入“北脑二号”系统后，通过大脑意念控制电子屏上的光标，并用光标去拦截移动的红色光球。李园表示，今年，这套设备有望升级为“无线版”，并制作出工程机，有望于明年进入临床验证阶段。
基因治疗技术研发获重大突破
北脑所成立于2018年，是北京新型研发机构，近年来在脑机接口、基因治疗等重点领域产生了一批重要成果，已获批14项IIT临床研究，适应症包括截瘫、脑中风、渐冻症导致的运动障碍、言语障碍、全盲、难治性癫痫、中枢神经痛、抑郁症等。
该所研发出的一种对光超级敏感的新型光敏蛋白，可通过腺相关病毒载体（AAV）将新型光敏蛋白表达至失明患者的视网膜神经节细胞，帮助失明患者再度感光，实现部分视觉恢复。
针对很难治疗的重度癫痫，他们也研发出一种新型基因治疗药物，可以直接注入癫痫病灶处，调控病灶部位神经细胞的兴奋性，既控制癫痫发作，也能保留正常的神经功能。
目前，相关项目均已开展研究型临床试验，研究所孵化成立了健达九州（北京）生物科技有限公司，以推进相关技术的研发和产业化落地。
全面支持脑机接口等新兴产业发展
据北京医药健康科技发展中心主任刘慧介绍，在脑科学与脑机接口领域，北京市近年来持续开展脑认知原理解析、脑重大疾病、神经科学新技术、神经计算与神经编解码等脑科学前沿研究，推动脑重大疾病基因治疗技术加快临床转化，正在开展临床试验的重度癫痫和难治性疼痛药物初步显示了安全性和有效性。
刘慧表示，北京市脑机接口关键技术正加快突破，研发了超薄柔性深部电极、脑机接口专用芯片、高性能语言解码器、前馈式运动意图解码算法等；在临床应用方面，进展也十分显著，除了北脑所相关研究进入临床验证外，其他如清华大学研发的无线微创植入式脑机接口也已完成3例人体植入，帮助脊髓损伤患者实现了喝水等脑控功能。
为了支持脑机接口等行业领域发展，今年1月，北京市发布了《加快北京市脑机接口创新发展行动方案（2025-2030年）》，将依托市医药健康统筹联席会，全面支持脑机接口等新兴产业发展。
事实上，北京脑机接口、基因治疗等领域的不断突破，也是全市医药健康产业快速发展的缩影。记者获悉，2024年，北京医药健康产业规模已达1.06万亿元，同比增长8.7%。今年以来，全市11款创新药械产品获批上市，总数居全国前列。
编辑/胡克青
