——摘自江蘇省委《建議》
在蘇州高新區(qū)的一間實驗室里，屏幕上清晰跳動著一只小鼠大腦深處毛細血管的實時影像，在直徑最細僅7微米的毛細血管，血流的流動軌跡清晰可見。這正是中國科學院蘇州生物醫(yī)學工程技術研究所（以下簡稱“蘇州醫(yī)工所”）團隊自主研發(fā)的無創(chuàng)腦機接口技術成果。
腦機接口被譽為“解鎖大腦的鑰匙”，而無創(chuàng)腦機接口由于安全、便捷的特性，應用場景更為普遍，這也是蘇州醫(yī)工所團隊主攻的方向。如何讓這一前沿技術從科幻走向“現實生產力”？蘇州醫(yī)工所的科研團隊正通過跨學科的協同攻關，推開阻礙腦機接口落地的“三道門”。
無創(chuàng)腦機接口要想走進臨床，第一道門檻是“采集難”。傳統(tǒng)柔性電極是塊狀或是膏狀，在佩戴時容易脫落，且患者還需忍受剃發(fā)的心理負擔。蘇州醫(yī)工所生物材料與干細胞研究室研究員李天獨辟蹊徑，研發(fā)出基于天然明膠的溫控相變導電凝膠。
李天打了個生動的比方：“大家都吃過豬皮凍、魚凍，室溫下是液體，低溫環(huán)境中會凝結成固體。”團隊研發(fā)的材料加熱后呈液態(tài)，能輕松浸潤頭皮；常溫下會迅速轉變?yōu)楣虘B(tài)凝膠，牢牢“抓”住頭皮與電極。由此，使用者不需要剃發(fā)，電極也能避免運動干擾，顯著提升佩戴舒適度與便捷性。數據顯示，運動狀態(tài)下，該材料采集信號的信噪比較傳統(tǒng)商用電極提升超100倍，信號質量大幅優(yōu)化。
“在VR游戲、腦控輪椅乃至康復訓練等需要活動的場景中，依然能獲取清晰的腦電信號，無需耗費大量算力進行降噪處理?！崩钐煺f。目前，該材料正處于實驗室向臨床轉化的驗證階段，團隊已與醫(yī)院合作開展人體安全性驗證。
解決了“采集”的問題，還要解決“看得深”的難題。要實現無創(chuàng)探測，堅硬的顱骨是橫亙在科研人員面前的又一道門檻。蘇州醫(yī)工所醫(yī)學影像研究室張雅超研究員團隊正瞄準“硬骨頭”，聚焦超聲與光學全腦成像前沿領域，開辟創(chuàng)新的技術路線。
得益于近年來“超快超聲成像”技術的突破，超聲兼具極佳的穿透深度與微米級的空間分辨率，能夠以毫秒級的速度捕捉大腦深處微血管的波動，從而反推神經活動?！霸谑褂迷煊皠┑那闆r下，我們已能清晰捕捉到直徑僅有7到10微米的小鼠毛細血管中，單個微泡的流動?！睆堁懦f。
為了攻克顱骨的阻隔，團隊從化學、材料、算法層面探索出多套創(chuàng)新解決方案，團隊獲批2025年江蘇省前沿技術項目，目前正在攻關集成512陣元的“調控—超分辨成像—光聲分子影像”三位一體平臺。相關成果有望在蘇州當地企業(yè)轉化，形成面向科研場景的專用設備。
張雅超團隊成員平均年齡不到35歲，隨著腦機接口被列入前沿性未來產業(yè)，這群青年科學家深受鼓舞。“進行腦機接口的研究，涉及光學、超聲與算法跨學科領域，前期投入巨大。得益于江蘇省的項目資金支持，團隊研究在今年得以持續(xù)推進、不斷突破。”
當大腦信號被精準采集，如何將其翻譯為指令，幫助患者重建功能，這是科學家面臨的第三道門檻。
在傳統(tǒng)的無創(chuàng)腦電（EEG）解碼中，科研人員隔著頭皮采集到的信號模糊不清，很難精準定位是哪個神經元在活動。對此，戴亞康團隊將磁共振技術引入無創(chuàng)腦電系統(tǒng)，自主研發(fā)了“腦電-磁共振融合高時空編解碼系統(tǒng)以及高時空分辨閉環(huán)神經調控系統(tǒng)”。
“先利用磁共振設備描畫出一張精準的‘大腦地圖’?！贝鱽喛到忉尩?，當腦電帽測到信號后，再利用“地圖”進行推導，這樣就能達成對大腦皮層神經活動信號的精準定位與編解碼。
在戴亞康團隊的實驗室，記者看到了團隊研發(fā)的最新款無線可穿戴腦電采集系統(tǒng)，2024年，記者也曾探訪該團隊實驗室，相較于去年的產品，新款腦電帽更加精細，還新增了VR交互功能。
比如，對于肢體癱瘓的卒中患者，當患者在大腦中進行“運動想象”時，系統(tǒng)能精準解碼這一意圖，并在VR眼鏡中驅動虛擬手臂做出相應動作，幫助患者激活大腦的神經可塑性。目前，該產品已經落地轉化，可用于癲癇與卒中等疾病診療及腦科學研究。
除了技術攻關，戴亞康還在為腦機接口產業(yè)的規(guī)范化奔走。2024年下半年開始，在中國腦機接口產業(yè)聯盟牽頭組織下，團隊參與編寫了全國首個穿戴式腦機接口團體標準。
“腦機接口的發(fā)展已經來到了技術成熟的轉折點，即將進入行業(yè)和產業(yè)領域，實現對社會經濟價值的賦能?！贝鱽喛嫡J為，穿戴式腦機接口團體標準的實施，可大幅提升產品質量、推動技術創(chuàng)新、規(guī)范市場秩序、促進腦機接口產業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。
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培育未來產業(yè)，不僅需要攀登科學高峰的勇氣，更需要學科之間的交叉融合，以及貫通產業(yè)鏈條的耐心。蘇州醫(yī)工所三個團隊的協同攻關，勾勒出江蘇推動前沿技術落地的清晰路徑：以解決臨床痛點為導向，讓科研扎根真實需求；以跨學科融合為支撐，破解科研與工程瓶頸；以標準化引領為保障，加速產業(yè)生態(tài)構建。
奮進“十五五”，推動前沿性未來產業(yè)形成現實生產力，需要更多這樣的“無人區(qū)攻堅者”。當實驗室的創(chuàng)新成果真正轉化為病床前的康復希望，前沿科技便有了最動人的溫度。
新華日報·交匯點記者 楊易臻