11月的一天，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（以下简称脑智卓越中心）研究员赵郑拓去看一位特殊的朋友——张哥（化名）。

半年前，张哥的生活还是一片暗淡。高位截瘫的他，生活起居全依赖父亲照料。

6月20日，命运的齿轮开始转动。张哥在复旦大学附属华山医院完成手术，植入了脑智卓越中心研究员赵郑拓、李雪团队与合作企业联合开发的第一代高通量无线侵入式脑机接口系统（WRS01），成为第二例侵入式脑机接口前瞻性临床试验的受试者。

如今，张哥已经可以仅凭意念指挥轮椅，和赵郑拓一起在小区遛弯了。“我想着得往左边走，轮椅很自然地就向左了，基本上没有延迟。”张哥说话的时候，没影响轮椅往前移动。

“钱不多，攒起来给儿子读大学”

2022年，张哥因意外摔倒导致高位截瘫，脖子以下全都不能动。经过一年多的康复，情况仍未得到改善。

对张哥来说，痛苦不仅源于身体的禁锢，还在于从家中的顶梁柱一下变成需要被照顾的人。了解到脑智卓越中心正在开展脑机接口临床试验后，他第一时间报了名。经过多轮筛选，张哥幸运地从数百位受试志愿者中被选中入组，然后完成了一个微创手术，头上就多了一个硬币大小的脑机接口植入体。

“与我们合作的外科医生说，这是他们整栋神经外科楼里最小的手术。”赵郑拓介绍，这套植入系统是目前全球最小尺寸的侵入式脑机接口植入体。手术时，通过5毫米左右的颅骨小孔，就可以把柔性传感器递送进大脑内部，大幅减小了手术创伤。

术后的张哥逐渐适应身体的新变化。经过2~3周的训练，他能够用意念控制电脑光标、平板电脑等电子设备。再往后，他能做的事情越来越多了。

“轮椅已连接。”随着提示音响起，张哥取得了轮椅的“控制权”，无需他人帮助，就能到屋外晒晒太阳，或在小区“溜达”几圈。

“现在最让我兴奋的就是听到‘已连接’的声音，好像把这些年断了的都重新连了起来，也连起了我们的希望。”张哥说。

值得一提的是，张哥现在仅需花费很少的“脑力”就能控制轮椅等设备，达到“随心所动”，将外设内化为“身体一部分”的境界。

“就像学外语，最初我们要先在心中翻译成中文再表达，熟练后就直接脱口而出这门语言了。”赵郑拓解释道，随着患者对脑控外设越来越熟悉，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”。调动的神经元数量减少，但单个神经元的调控效率和贡献度提升，从而使认知负担大幅降低。

此外，张哥还能远程操作机器狗，让它作为“身体延伸”去取外卖。他不仅可以通过机器狗的视角看到外面的世界，还能通过机器狗配备的语音系统对外交流，和外卖小哥说“请把东西放在机器狗身上”。

更重要的是，这套脑机接口系统帮助张哥实现了“再就业”。赵郑拓和李雪与地方残联“科技助残”项目合作，让张哥参与线上数据标注工作，例如核对自动售货机人工智能（AI）识别的准确性。现在，他已经是一名实习分拣员，每天对着电脑脑控光标练习商品分拣。

“虽然有难度，但对我来说是宝贵的机会。钱不多，攒起来给儿子读大学，这是我作为父亲的责任。”张哥说。

“做价值导向的研究”

赵郑拓和李雪在脑机接口领域深耕了十余年。此前，他们一直用高精尖科研仪器开展难度极高的科学实验，却在4年前发生了转变。

“我们接触患者和医生后意识到脑机接口不仅仅是科学研究的工具，也有希望切实解决患者的病痛。”李雪回忆道，“我们开始思考，如何既能保持攻克科学问题的锐度，又能探索人文关怀的温度，解决患者的实际问题。”

他们逐渐开始从临床找问题，将患者的“愿望清单”融入研究中。在和被试者沟通时，他们听到最多的是“希望自己能够独立一些，减轻家人的负担”。

本着满足患者需求的初衷，他们在帮助第一例患者时，主要专注于二维的电子设备控制；在帮助第二例患者时，则聚焦控制三维的物理外设，使其重新“触摸”真实的物理世界。

这不是加个坐标轴那么简单。

首先，在信息提取的“源头”，团队开发了高压缩比、高保真的神经数据压缩技术，并融合了“尖峰频段功率”“相邻脉冲间隔”“尖峰脉冲计数”几种数据压缩方式。基于这套混合解码模型，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15%~20%。

其次，考虑到真实环境中声、光、电磁等各类噪声，以及患者自身生理、心理状态波动等影响，团队引入了“神经流形对齐技术”。这使系统可以从高维、多变的神经信号中，提取代表核心意图的、稳定的信号，而不会被其他信息干扰。

此外，团队参考智能表可以自动联网校准时间的特性，研发了“在线重校准技术”。随着使用时间的推移，大脑中的神经元会发生微小的位移变化，影响传感器信号接收的准确度。过去，患者需要暂停使用，进行专项校准。而有了在线重校准技术，系统能在患者日常使用过程中，实时、无声地微调解码参数，确保脑控准确性。

最关键的是反应速度。试想眼前出现了一堵墙，脑中立马给轮椅下指令转向，但它10秒后才能收到信号，免不了“人仰椅翻”。为此，研究团队通过自定义的无线通信协议连接脑机接口和外设，将信号采集到指令下发至外设的端到端延迟压缩到100毫秒以内，而人体自然神经环路的传导延迟大约在200毫秒。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。

“我们开展脑机接口研究的一个核心原则是做价值导向的研究，即以满足患者价值需求为目的，而非追求技术领先。”赵郑拓强调。

这一理念也体现在了第三例患者的临床试验中。这位志愿者也是高位截瘫，已于10月底完成手术，目前正在训练操纵机械臂。

训练中使用的机械臂并非实验室场景中的高精尖仪器，而是普通的家用机械臂。“我们希望患者能够支付得起，在日常生活中切实获益。”赵郑拓补充道，“我始终认为，科技应该是平权的代名词。我们不希望未来只有部分人消费得起脑机接口技术。”

“短期理性，长期乐观”

在日前举行的2025脑机接口大会上，团队发布了WRS02。相较上一代产品，二代系统在多个维度实现了跨越式升级，其中通道数提升至256。WRS02的首例前瞻性临床试验计划在近期开展。

“这意味着我们从大脑中提取的有效信息量翻了4倍，能够进行更精细的调控。”赵郑拓估计，此类面向运动障碍的脑机接口技术，有望在3年内迎来大规模临床应用，同时医疗消费场景的应用潜力也将逐渐显现。

团队目前还在开展语言解码、人工听觉重建、视觉信息编码等方向的研究，未来也将陆续推动研究成果落地应用，最终目标是让脑机接口技术变成如同手机一般的工具。或许在二三十年后，人类能够像控制自己的肢体一样，通过意识直接控制外设，实现真正意义上的“脑机融合”。

团队表示，实现这个目标需要多方参与的良好生态。除了临床与科研端外，半导体、材料、通信等上游供应链企业，各类智能设备及软硬件构成的应用场景均在其中扮演着重要角色。

“脑机接口目前仍是一个非常新且热门的研究方向，确实存在‘蹭热度’的情况。我们希望大家能够保持‘冷思考’，在短期内理性看待脑机接口，长期则持乐观态度。”赵郑拓和李雪提醒道，“相关标准体系和伦理规范应尽快建立。

来源：中国科学报记者 江庆龄

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