脑机接口技术突破：智能轮椅助高位截瘫患者稳定操控
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【环球时报-环球网报道 记者 樊巍 邓孝慈】17日，《环球时报》记者从中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心获悉，该中心赵郑拓、李雪研究团队近日联合复旦大学附属华山医院及相关企业，成功完成我国第二例侵入式脑机接口临床试验。研究团队采用高通量无线侵入式脑机接口系统（WRS01），使一位高位截瘫患者能够通过脑电信号稳定操控智能轮椅与机器狗，在真实生活场景中实现自主移动与物品取用。
图为高位截瘫患者（左）通过脑智卓越中心等单位研发的脑机接口系统意念控制轮椅。（图片来源：中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心）
一位因颈髓损伤而高位截瘫的中年人，仅凭意念，即可如臂使指地操控智能轮椅在小区遛弯，指挥机器狗作为“身体延伸”取回外卖……这便是研究团队开展的第二例侵入式脑机接口临床试验的成果展示。
图为高位截瘫患者通过脑智卓越中心等单位研发的侵入式脑机接口系统意念控制机器狗（图片来源：中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心）
据《环球时报》记者了解，这位患者2024年因脊髓损伤导致高位截瘫，经过一年多的康复，情况未有改善，仅剩头颈部可以活动。2025年6月，他植入了脑智卓越中心和合作企业联合开发的脑机接口系统。几周后，变化开始发生。
“最初，他经过2-3周的训练，实现了对电脑光标、平板电脑等电子设备的控制。但这仅仅是开始。我们将应用场景从二维的电子屏幕，拓展至三维的物理外设。智能轮椅和机器狗成为了新的控制对象。”研究团队负责人之一赵郑拓17日在接受《环球时报》记者采访时表示，这不仅需要解码“向左”、“向右”的简单意图，更需实现连续、稳定、低延迟的精准控制，以应对真实环境中复杂的路面状况和交互任务。
为实现这一目标，研究团队在技术上实现了多层突破。赵郑拓进一步介绍称，首先是在信息提取的“源头”进行了革新。研究团队开发了高压缩比、高保真的神经数据压缩技术，并创新性地融合了“尖峰频段功率”，“相邻脉冲间隔”与“尖峰脉冲计数”几种数据压缩方式。这套混合解码模型，即便在神经信号相对嘈杂的环境中，也能高效提取有效信息，将脑控性能整体提升了15%-20%。
此外，研究团队还攻克了“跨关稳定性”这一临床落地的大敌。“家庭、社区等真实环境充满声、光、电磁等各类噪声，患者自身的生理、心理状态也会波动。我们引入了‘神经流形对齐技术’，其核心是从高维、多变的神经信号中，提取出代表核心意图的、稳定的低维特征，确保了解码器输入端的鲁棒性。”赵郑拓称。
与此同时，研究团队还颠覆了传统的校准模式，研发了“在线重校准技术”。研究团队成员李雪介绍称，传统系统需要患者定期停下来进行专项校准，而团队研究的系统能在患者日常使用过程中，实时、无声地微调解码参数，使系统性能始终保持在高位，实现了“越用越顺手”的体验。
“至关重要的第三环是‘速度’。人体自然神经环路的传导延迟大约在200毫秒左右。我们通过自定义通信协议，将脑机接口系统从信号采集到指令下发至外设的端到端延迟，压缩到了100毫秒以内，甚至低于人体自身的生理延迟。这使得患者的控制体验极其流畅自然，意念与动作几乎同步。”李雪称。
今年3月，赵郑拓、李雪研究团队，联合复旦大学附属华山医院及相关企业成功开展我国首例侵入式脑机接口的前瞻性临床试验。这标志着中国在侵入式脑机接口技术上成为继美国之后，全球第二个进入临床试验阶段的国家。
而与首例试验患者主要专注于电子设备控制相比，第二例试验的突破性则是全方位的：实现了从二维到三维，从虚拟到物理，从基础控制到生活融合。
“在与我们交流的过程中，第二例试验的患者表示，就像控制游戏里的人物，不用特意去想摇杆要往哪个方向摆，自然而然地想往哪个方向就过去了。信号传输比较稳，也没有太多延时。”赵郑拓称，这些朴实的话，道出了临床试验参与者最直观的体验。
他进一步介绍称，在长期观察中，研究团队发现了一个有趣的神经机制，随着患者对脑控外设的熟练，完成任务所激活的神经元群体，会从初期“大兵团作战”逐渐演变为“精锐小队出击”。神经元数量减少，但单个神经元的调控效率和贡献度提升，认知负担大幅降低。这从神经科学层面解释了为何患者最终能达到“随心所动”，将外设内化为“身体一部分”的境界。“这就像学外语，从需要脑中翻译到能直接脱口而出。”赵郑拓称。
另据了解，研究团队的第三例脑机接口患者的临床试验也于近日完成。而基于临床试验的成功验证与数据积累，研究团队还在第一代高通量无线侵入式脑机接口系统(WRS01)的基础上，于近日发布了“升级版”脑机接口系统（WRS02）。“相比上一代产品，二代系统在多个维度实现跨越式升级，通道数提升至256。WRS02的首例临床试验计划在近期开展。”赵郑拓称。
而在产业落地方面，研究团队正积极响应“科技助残”需求，与地方残联合作，引导患者参与线上数据标注等工作，使其通过劳动获得报酬，从受助者转变为社会价值的创造者。
“三年前在开发第一代原型机时，我们就开始构思如何帮助患者恢复工作能力。”李雪介绍称，通过让具备脑控电脑能力的患者，参与线上数据标注工作，例如核对自动售货机AI识别的准确性。这份工作虽然看似简单，却让患者重塑了自信，也让自我价值得到一定体现。对于一位高位截瘫者而言，能够通过劳动获得报酬，意味着他不再仅仅是被家庭和社会单向照料的对象，而重新成为了社会价值的创造者。
图为高位截瘫患者通过脑智卓越中心等单位研发的侵入式脑机接口系统参与线上数据标注工作（图片来源：中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心）
“产业化落地的关键之一，是与外部智能生态的协同。”赵郑拓表示，脑机接口的价值实现，离不开外部智能设备的发展。正是电动轮椅、机器狗、人形机器人等智能外设的成熟与普及，才让脑机接口的“意念控制”有了用武之地，能切实提升患者生活质量。研究团队主动与这些外部设备厂商合作，共同定义控制协议和应用场景，形成了“脑机接口搭桥，智能外设赋能”的共赢模式。
面向未来，赵郑拓认为，脑机接口技术在3年内，运动、语言功能重建将实现规模化应用。而在5年内，有望实现人工视觉、听觉等感知觉修复，以及对帕金森、抑郁症等神经精神疾病的精准调控将取得突破。而从长期来看，高度微创化的系统有望催生医疗消费乃至普通消费场景，实现某种程度的功能增强。
“‘微创化’是通向广阔未来的钥匙。”赵郑拓透露，研究团队所研究的手术创伤已控制在毫米级。他们的目标是未来将植入手术变得像“打耳钉”一样简单、微创，从而让技术能够惠及更广泛的患者群体，乃至打开非医疗场景的大门。
“脑机接口深刻改变人机交互本质的世界。在那个世界里，屏幕、键盘可能不再是必需品，信息与感知通过脑机桥梁高效流动。人们可以更主动地调节自身的精神状态，记忆与情感也可能被更精细地干预与管理。”赵郑拓认为，尽管前路仍有关键技术、伦理法规、成本控制等诸多挑战，但研究团队正稳步推动脑机接口从“生命的重建”走向“潜能的拓展”。中国脑机接口的研发和产业化，也会兼顾技术创新的锐度与人文关怀的温度。
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