脑机接口的基础知识

脑机接口的基础知识2025年12月30日

R1.0版

脑机接

口的基本概念

脑机接

口的发展历程

脑机接口的关键

技术

脑机接

口的应

用与产业链

脑机接口的未来趋势目录CONTENTS

脑机接口的基本概念□

脑机接口的定义脑机接口(Brain

ComputerInterfaces,BCl),是指在生物脑与智能机器之间建立通道，直接进行信息交互的一种技术。脑机接口可以是双向的。既可以解读脑部信号、控制外部设备，也可以将信息编码输入大脑。通俗来讲，脑机接口是一种让大脑与外部设备直接“对话”的技术。脑机接口的最初研究目的：有效恢复患者因疾病或外伤丧失的运动功能和咬流能力。□

影视作品中的脑机接口《黑客帝国》:现实与数字世界的连接方式；《阿凡达》:人类靠意念控制纳美人躯体；《X战警》

:头戴脑波强化机”的超级英雄；《流浪地球》

:思维意识上传计算机产生数字生命；>

…

…■

脑机接口的基本概念■

脑机接口的基本概念□

脑机接口的作用大脑无法直接控制身体(神经中枢失能)时，可以通过脑机接口控制物理实体，实现行动目的。通过脑机接口，建立人脑思维和数字世界之间的连接。这是一种最直接的交互方式。反向输入，直接给大脑提供信号，达到刺激和训练大脑的目的。■

脑机接口的基本概念□

脑机接口的基本原理脑信号采集输出反馈控制接口外部设备脑活动模式识别与机器学习脑信号处理与解码脑信号特征提取脑信号预处理■

脑机接口的基本概念□

脑机接口的分类

(按功能)>

感觉型

(输入型)

:·感觉型脑机接口，是将输入到人体传感器的外界信息转换(编码)为电信号，通过植入到脑内的电极将该信号传递给感觉神经，从而实现重建感觉功能。·例如，对于存在听觉障碍的患者，在其耳部植入小型传声器，将传声器采集到的声音信息通过嵌入听神经的电极传入脑内(人工耳蜗),

可以达到恢复听力的效果。>

运动型(输出型)

:·运动型脑机接口，是通过大脑信号来驱动机器。当要做某个动作时，计算机通过读取大脑运动区的信号，就可以直接驱动机器,·例如，对于脊柱损失的瘫痪患者，通过采集脑信号并驱动机器，可以让机械臂帮自己拿取物品或写字绘画。■

脑机接口的基本概念□

脑机接口的分类(按技术路径)>

侵入式：·通过外科手术等方式直接将电极植入到大脑皮层，以此获得最高质量的神经信号(信号空间分辨率好、信噪比高)。但安全性低、成本高，容易引发免疫反应和愈合反应，进而导致所采信号衰退甚至消失。>

半侵入式：·将电极植入患者大脑硬膜外，不破坏神经组织，可获得较高信号强度和分辨率，同时降低了免疫反应和损伤神经细胞的风险。>

非侵入式：·通过直接贴附在头皮上的电极采集神经信号。优点：可以在头皮上直接监测到群体神经元的放电活动，操作简单、成本低、不用损伤机体，也不会引起免疫反应。缺点：由于颅骨对信号的衰减作用和对神经元电磁波的分散和模糊作用，导致信号空间分辨率低、幅值微弱且信噪比较低，对后续信号处理算法的性能要求较高。头皮头盖骨脑硬膜

一蛛网膜软脑膜大脑皮层非侵入式(EEG):·

容易穿戴，无需手术·信号空间分辨率较差·

不能有效利用高频信号·

使用前需校准半侵入式(ECoG):·

植入于头皮和大脑皮层之间·信号质量介于非侵入式和侵入式之间·

手术风险比侵入式小侵入式：·

恢复视觉、听觉、肢体运动·

植入大脑皮层■

脑机接口的基本概念□

脑机接口的分类(按技术路径)检测的电生理信号类型通过手术等方式将信号采集装置(电极)直接植入患者大脑皮层通过手术方式植入电极，单电机处于颅腔内，未达到大脑皮层采集的信号相对偏弱空间分辨率低易受外部环境干扰■

脑机接口的基本概念□

脑机接口的分类

(按技术路径)三种技术路线，各有利弊，互为补充。主要是在信噪比和安全性方面有所取舍。成本更贵安全风险更高(极容易引发免疫反应和炎症反应，从而导致信号质量下降)尖峰脉冲和局部场电位(Spikes&LFPs)皮层脑电(ECoG)资料来源：中国信通院、前瞻产业研究院机理

优势

劳势无需手术，只需将电极附着在头皮上可以获得高强度、高质量的信号成本低方便易用无创伤介于侵入式与非侵入式之间电生理信号的记录位置非侵入式

头皮三类医疗器械三类医疗器械二类医疗器械设备归属类型信号采集方式脑电

(EEG)皮层组织内皮层表面半侵入式侵入式SSVEP-BCl单一范式P300-BCI基于视觉的BCI单一感觉刺激基于听觉的BCI脑机接口(BCl)

分类EEG-BCl单一脑信号fNIRs-BCl基于多种范式基于多种感觉刺激混合BCl基于多种脑信号…

·■

脑机接口的基本概念□

脑机接口的分类

(按信号类型)2000-

2019年技术爆发期脑机接口技术逐渐从实验室走向临床应用。2020-现在产业发展期克服软硬件障碍并广泛应用于各种领域，包括医疗、教育、娱乐等。■

脑机接口的发展历程□

脑机接口的发展阶段1970-

1999年概念论证期探索实验室环境下实现脑机接口技术的可行性,1970年以前理论萌芽期进行脑信号相关的基础理论研究和探索,■

脑机接口的发展历程□

脑机接口的发展阶段理论萌芽期(1970年之前

)·1924年，德国精冲科医生汉斯伯杰(Hans;Berger)首次记录了人类的脑电活动，提出“脑电图”概念。这建立了精神世界与现实世界的桥梁。·1960年代，计算机技术迅猛发展，促进脑电研究和数据处理能力提升。A灬灬灬灬灬灬灬灬TH

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1929)r首次记录的脑电波汉斯伯杰■

脑机接口的发展历程□

脑机接口的发展阶段

>

概念论证期(1970-1999年)·1973年，加州大学洛杉矶分校教授雅克·维达尔(Jacques

Vidal)发表了一篇名为《论直接的脑机交流》(Toward

DirectBrain-

ComputerCommunication)的论文，并在其中正式提出了“脑机接口

”的概念和定义。·1977年，Jacques|J.Vidal开发了基于视觉事件相关电位的脑机接口系统。·

1980年，德国学者提出了基于皮层慢电位的脑机接口系统。·1988年，L.A.法雷尔(LA.

Farwell)和E.唐钦(E.Donchin)

提出“P300拼写器”范式，为瘫痪患者的环境交互提供新途径。Stevo

Bozinovski等人首次利用alpha波控制机器人。·1992年，埃利奇·萨特(Erich

E.Sutter)开发了基于视觉诱发电位的8x8拼写器利用眼动选择符号，提高脑机接口效率。·1998年，科研人员成功实现了让猴子通过脑电波控制机械臂的运动,·1998年，菲利普·肯尼迪(Philip,Kennedy)将第一个侵入式BCl植入人体。·1999年，哈佛大学的研究人员成功利用猫的神经信号重构了其视觉信息。·1999年，第四次国际脑机接口会议在美国召开，探讨了BCl系统开发标准以及一系列可能的应用领域。

脑机接口的发展历程□

脑机接口的发展阶段>

技术爆发期(2000-2019年)·2000年代，听觉、言语、情感与混合脑机接口范式相继涌现，拓宽应用领域。·2004年，BrainGate实现侵入式治疗瘫疾病人,·2014年，巴西世界杯采用“脑机接口+机械外骨骼”实现瘫痪人士开球。·2016年，瘫痪病人用BCl+VR实现行走。·.

2017年，Facebook实现意念打字。·2018年，美国DARPA以BCI操控无人机。·2010-2020年，美国、欧盟、

日本、中国纷纷推出相应脑计划。■

脑机接口的发展历程□

脑机接口的发展阶段>

产业发展期(2020年-现在)·2020年以后，脑计划在医疗领域应用提速，临床试验治疗瘫痪等患者。·2020年，NeuraIink成果给猪植入脑芯片。·2021年，FDA批准Synchron的BCI进行人体试验。·2023年5月25日，马斯克旗下的脑机接口公司Neuralink宣布，已获得美国食品药品监督管理局(FDA)的批准，将启动首次脑植入物人体临床研究。·2023年7月13日，联合国教科文组织在巴黎召开会议，讨论如何规范读脑技术以保护隐私等人权。·2024年6月，美国卡内基梅隆大学研究团队成功地整合了一种新型的聚焦超声刺激技术，在一项涉及25名受试者的研究中，实现了双向脑机接口功能，即对脑电波进行编码和解码。·2024年3月，NeuraIink对其首位脑机芯片植入受试者诺兰·

阿博(Noland|Arbaugh)

的近况进行了直播，并表示这位四肢瘫痪的男子已经能够通过意念玩游戏，例如《文明》、国际象棋。

脑机接口的发展历程□

脑机接口的国内发展历程>

1990年代末，清华大学创建了基于稳态视觉诱发电位的脑机接口新范式。1999年，清华大学科研团队开发的脑机接口，就实现了控制光标移动。>2011年，以博睿康、景昱医疗为代表的国内首批脑机接口企业成立，推动我国脑机接口产品研发。>2014年，国内科研单位开始推动脑机接口临床试验。浙江大学团队首次在癫痫患者颅内植入半侵入式脑机接口。>

2016年，《“十三五”国家科技创新规划》将脑科学与类脑科学研究列入科技创新2030-重大项目。>2016年，在天宫二号和神舟十一号载人飞行中，天津大学科研团队与中国航天员中心合作完成了人类首次太空脑-机交互实验。>2018年，清华大学脑机接口团队为渐冻症患者设计的中文输入视觉脑机接口系统成功实现了用意念打字。>.2019年，天津大学脑语者芯片发布，清华大学助力渐冻人意念打字。>2020年，浙江大学完成了国内第一例植入式脑机接口临床研究，成果协助患者喝可乐。>

2020年底，上海瑞金医院成立y脑机接口治疗难治性抑郁症”临床研究小组，希望通过装载“脑起搏器”以打开“体外开关”,让心情得以多云转晴。>2021年，我国”脑科学与类脑研究”重大项目正式启动，确定了“一体两翼”的发展战略。我国脑机接口技术研发和投资项目明显增加。>2023年5月，全国首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验在北京获得成功，标志着我国脑机接口技术取得突破。>2024年1月，由首都医科大学宣武医院教授赵国光团队、清华大学医学院教授洪波团队共同喧布，全球首例植入式硬膜外电极脑机接口辅助治疗颈髓损伤引起的四肢截瘫患者行为能力取得突破性进展，患者通过大脑硬膜外芯片植入实现自主脑控喝水。>.2024年4月，由北京脑科学与类脑研究所联合北京芯智达神经技术有限公司自主研发的“北脑二号”脑机接口重大成果正式发布。时间单位/会议文件内容2016年7月28日国务院“十三五“国家科技创新规划将脑科学与类脑研究纳入“科技创新2030重大项目

”,推动脑机接口技术在神经科学、信息科学等多学科领域的交叉融合与协同发展。2021年3月12日十三届全国人大四次会议“十四五”规划纲要明确脑科学等为前沿领域的战略重要地位，指引脑机接口技术作为关键技术之一的发展方向，促使各界加大对脑机接口技术研发、应用推广和产业化发展的投入力度,2023年8月03日工信部等四部门新产业标准化领航工程实施方案(2023—2035年习将“脑机接口”、“量子信怠”、“人形机器人

”、“生成式人工智能”等9项产业列入未来产业，提出开展脑机接口标准化路线图研究。2024年7月21日二十届三中全会中共中央关于进一步全面深化改革、推进中国式现代化的决定提出健全因地制宜发展新质生产力体制机制,2024年1月18日工信部等七部门关于推动未来产业创新发展的实施意见以实施意见为指南，围绕脑机接口、量子信息等专业领域制定专项政策文件，形成完备的未来产业政策体系。2024年3月市场监管总局等《贯彻落实《国家标准标准化发展纲要>行动计划(2024-2025年》聚焦脑机接口、人工智能、元宇宙等领域，前瞻布局未来产业标准研究。持续开展国家高新技术产业标准化试点示范，强化产业创新发展标准化示范引颇

,2024年5月中央网信办、市场监管总局、工业和信息化部《信息化标准建设行动计划(2024-2027年习》推进脑机接口标准研究，加强输入一输出接口

、脑信息编解码算法、脑信息安全与隐私保护等关键技术和应用标准研制

,2024年7月工信部《脑机接口标准化技术委员会筹建方案》拟邀请脑机接口领域企业、科研院所、高校等产业界和技术专家担任委员，并明确了三大工作计划：一是优化完善标准化路线图；二是加快关键技术标准研制；三是推动标准宣贯实施。2024年9月上海市科学技术委员会《上海市2024年度“科技创新行动计划”脑机接口项目指南》强化本市脑机接口科技创新，加速未来产业培育。2025年1月北京市科学技术委员会《加快北京市脑机接口创新行动方案(2025-2030年习》到2027年，产出一批重大原创性成果，突破脑机接口电极、芯片、编解码算法等关键核心技术，推动小型化高通量植入式传感器、高通量采集刺激一体化植入式芯片、植入式微型电池等产品性能达到国际领先水平，打造世界领先的智能脑机系统，并在临床上得到初步应用。2025年1月上海市科学技术委员会《上海市脑机接口未来产业培育行动方案(2025-2030年)》支持重大产品研发。支持各类创新主体联合医疗机构，开展运动控制、言语合成、神经疾病治疗、视觉重建等侵入式、半侵入式脑机接口产品。2025年3月国家医疗保障局《神经系统类医疗服务价格项目立项指南6试行)》专门为脑机接口新技术单独立项，设立侵入式脑机接口植入费、取出费，非侵入式脑机接口适配费等价格项目。2025年7月工信部等七部门《关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见》明确到2027年和2030年的产业发展目标，提出培育领军企业、构建国际竞争力产业生态等部署。■脑机接口的发展历程□

脑机接口的国内政策支持由奥巴马发起，旨在探索人类大脑工作机制、绘制脑活动全图，并最终开发出针对大脑疾病的疗法。最初拨出逾1亿美元启动资金，并规划未来12年总共投入45亿美元。国立卫生研究院、国家科学基金会、

国防高级研究计划局等政府部门资助了多家高校和公司开启脑机接口相关研究，科研项目数量和资助资金总额全球领先。美国于2017年正式进入脑机接口领域；该计划的目标是制造能够连接一百万个神经元的高保真度大脑植入芯片。NESD计划将耗资6501万美元

同时集结脑机接口领域最精干的研发力量。从“Brain

1

.0“升级为“

Brain

2.

0”,代表了从2020年开始到2026年结束的即将进行的计划。为期10年，耗资约6亿欧元，500名左右科学家参与，是欧盟有史以来资助的最大研究项目之一。制造出转基因减猴进行多种神经技术研究，以此加深对人类大脑的认识，加快对人类大脑疾病，如老年性痴呆和精神分裂症等精神病和神经性疾病的诊断治疗方法。日本政府制定的战略

，旨在推进脑科学研究和脑机接口等相关技术的发展,以数字化技术为核心，支持包括脑机接口在内的神经技术研究与应用。新加坡科技研究局资助相关项目

。

加拿大科学研究委员会(NSERC)支持神经工程和脑机接口技术的基础研究。■

脑机接口的发展历程□

各国在脑机接口领域的重要计划国家在

时间

规划

内容俄罗斯在《国家或地区科技发展战略》文件中列举的重点领域包括脑科学和神经技术，BC技术被纳入神经科学研究范畴，支持技术创新。以色列将脑科学和人工智能结合，用于神经康复和军事领域，支持脑机接口技术的开发和应用》沙特将脑科学研究纳入未来产业发展，支持脑机接口技术在健康和康复领域的应用研究。印度科学与工业研究理事会(CSIR)支持脑科学和神经技术研究，包括脑机接口在内的多项前沿技术。《国家或地区科技发展战略》《国家或地区创新计划》《Vision2030》《科学与工程研究优先计划》美国2019年6月

美国脑科学计划2.

0欧盟日本2013年4月

称

“

脑计划

”

)加拿大

2002年2月《国家或地区科技与创新计划》新加坡

2014年11月《智慧国家或地区计划》2014年10月

Brain

/

MINDS2020年《脑/心机能利用技术推进战略》2017年《神经工程系统设计计划》2013年10月

人类脑计划2024年2025年1月沙特阿拉伯印度推进创新神经技术脑研究计划(简2016年4月2025年1月俄罗斯以色列□

脑机接口的技术架构信号采集接口器件脑机接口神经调控预处理特征提取信号解码特征分类脑功能解析迷走神经刺激人工耳蜗

人工视网膜脑控外设诱导反馈疼痛疲劳

癫痫运动障碍

认知障碍机器人终端控制设备驾驶设备虚拟现实设备医疗健康设备脑电脑磁fMRIfNIRS脊髓信号生物化学传感无创有创经颅磁刺激经颅超声刺激经颅电刺激脑深部刺激脊髓电刺激骶神经刺激■

脑机接口的关键技术□

脑机接口的技术架构脑机接口信号采集硬件层信号处理电极连接器数据采集卡电源脑电放大器滤波器用户界面数据存储设备数字信号处理器数字模拟转换器专用集成电路微控制器单元脑电电极特定材料其他器件其它设备芯片■

脑机接口的关键技术数据预处理特征提取信号分类接口解码分析可视化计算算法安全隐私数据通信软件层■

脑机接口的关键技术□

脑机接口的四个关键环节信号采集：脑机接口技术首先需要采集用户大脑活动产生的信号，这些信号可以是脑电图(EEG)、功能性磁共振成像

(fMRI)、皮层脑电图(ECoG)、局部场电位(LFP)等。信号处理：脑电信号受到许多噪声干扰，因此需要对信号进行处理，以去除噪声、增强信号的特征，提高分类的准确率。通过对这些信号的分析和解码，可以获取用户的意图和想法。控制输出：根据信号处理的结果，BCl系统可以将用户的意图转化为控制信号，控制外部设备实现某种操作，例如控制假肢的运动、控制电脑游戏、完成文字输入等。反馈环节：将外部设备执行任务的结果以视觉、听觉或触觉等方式反馈给用户，使用户能够调整自己的神经活动以优化控制效果。脑机接口的关键技术□

信号采集的几种类型

(主要的脑功能成像技术)EEG(脑电图)fNIRS(功能性近红外光谱)MEG(脑磁图)fMRI(功能性磁共振成像)中等(约1-3厘米)高(约2-5毫米)极高

(约2-3毫米，甚至可达1毫米)记录大脑皮层神经元电活动在头皮产生的电位变化利用近红外光探测脑皮层血氧浓度变化(氧合/脱氧血红蛋白)测量神经元活动产生的微弱磁场检测脑活动导致的局部血氧水平变化(BOLD效应

)技术测

量原理空间分辨率时间分辨率侵入性主要优势主要局限时间与空间分辨非侵入

率结合性好、信号不受颅骨影响较低

(秒级，受血流速度限制)极高(毫秒级)低(秒级，受血流速度限制)探测深度浅(仅皮层)信号为间接血

流响应、时间分辨

率较低时间分辨率低、设备昂贵笨重、扫描

环境限制多非侵入(头皮表面)非侵入信号易受干扰、空间分辨率低无创

、空间分辨率最高、可全脑成像成本低、设备相对便携、时间分辨率极高抗运动干扰强、便携、可在自然环境下使用设备极其昂贵笨重、需严苛磁屏蔽环境非侵入∈头皮表面)较低(约1-3厘米)极高

(毫秒级)Brain

penetratingmicroelectrodes脑穿透微电极脑表面电极Er氵in-surfaseSPIKESEEGsensorEEG传威器0l01-5mⅣ

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200

H亿■

脑机接口的关键技术□

信号采集——不同类型的脑机接口局部场电位单个神经元信号脑电图皮层脑电图5-500uy0.十-7kH忆5-300Ⅲy

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1叭0Hz<

1

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脑In电tro图cortica!

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脑机接口的关键技术□信号采集——不同类型的脑机接口微电极阵列式侵入式深脑刺激式脑机接口电极式非侵入式超声波式■

脑机接口的关键技术□

信号采集——不同类型的脑机接口■

脑机接口的关键技术□

信号采集——不同类型的脑机接口脑机接口电极是采集神经电生理的装置。通常由微纳电极、头戴式脑电帽电极和脑起搏器电极组成。侵入式脑机接口包括侵入式微纳电极和深部脑刺激器

(Deep

Brain

Stimulator;

DBS)

。侵入式微纳电极接口组成示意图头戴式脑电帽■

脑机接口的关键技术□信号处理

(解码)信号解码包括：预处理、特征提取、特征分类、脑功能解析四个步骤。·预处理：去除采集信号中的噪音，需要对信号进行预处理以剔除伪迹、提高信噪比。·特征提取：预处理后，通常根据与特定的脑功能任务相关的神经信号规律来提取特征。·特征分类：提取到可分性好的信号特征之后，可以使用模式识别技术或机器学习算法训练分类模型。·功能解析：利用分类模型对大脑的活动状态或意图进行功能解析，以相应地控制外部设备或开展神经调控。

脑机接口的关键技术□

信号处理

(解码)-脑机接口芯片脑电信号处理芯片是将脑电信号转化为数字信号的芯片，通常由模数转换器、滤波器、放大器和数字信号处理器等组成。脑机接口芯片的设计涵盖了模拟、数字、通信等多种功能。模拟电路设计挑战大、低功耗要求高，且具备无线能量传输能力。芯片方案包括通用芯片方案和专业芯片(ASIC)

方案两种,■

脑机接口的关键技术□

控制外设

(控制输出)脑机接口系统通过读取神经信号并将其转换为控制指令，从而实现对外部设备的操控。脑控外设技术主要包括机器人、用户界面、驾驶设备、虚拟现实设备和医疗健康设备的控制技术。图片来自网络■脑机接口的关键技术□

神经调控(反馈环节)神经调控：采用物理

(电、磁、光、超声等)

或化学手段，对神经元或神经网络信号的传导发挥兴奋、抑制或调解作用。可以提高患者神经功能、改善患者生活质量。包括：·无创神经调控：主要包括经颅磁刺激、经颅超声刺激和经颅电刺激。·有创神经调控：主要包括脑深部刺激(DBS,

Deep,Brain

Stjmulation)

、脊髓电刺激

(SCS

,

Spinal

Cord

Stimulation)

、骶神经刺激(SNS

,Sacral

Nerve:Stimulεtion)、迷走神经刺激(VNS

,Vagus;NerveStimulation)、人工耳蜗

、人工视网膜。□

脑机接口的产业链上

电极

芯片游

阵列电极柔丝电极贴片电极血管电极

无创电极无创芯片有创芯片中

采集感知

分析处理游

脑电采集光成像脑磁图

超声成像解码分析平台工具数据集脑沏+医疗健康

脑机+生活消费听障治疗震颤治疗抑郁治疗运动康复辅助生活

舒缓压力游戏娱乐神经营销下游AD诊治睡眠障碍精准麻醉成瘾戒除体育训练

改善睡眠

教育培养脑沏+工业生产脑机+交通驾驶艺术创作脑机+N自闭症治疗癫痢预警视障诊

治测痛止痛作业安全

交通驾驶安全认证■

脑机接口的应用与产业链来源：中国信通院产业链环节脑电采集设备BCl主芯片供应商Brain

Products、

NeuroScan、BrainCo等TI、

ST等上游BLE芯片及IP供应商外部嵌套泰凌微、锐成芯微、博通集成等Rex

Bionics、

Oculus、

Ekso等中游脑电采集平台脑机接口设备Neuracle(博睿康)、Neuralink、BrainGate、NeuroSky(神念科技)、Synchron、g.tec、NeuraMatix、

NeuroXess(脑虎科技)等柔灵科技、MindMaze、BrainCo、NeuroPace、CTRL-Labs等下游应用领域创新医疗、世纪华通、浙大网新、汤姆猫、科大讯飞等■脑机接口的应用与产业链□

产业链代表企业来源：《脑机接口行业图谱》,清华大学■

脑机接口的应用与产业链□

海外部分脑机接口研究企业Neuralink(美国):侵入式；高带宽植入体(N1/Link)

,

依靠大量微电极和专用手术机器人实现精准植入。已完成多例人体植入，受试者能通过意念控制电脑光标等设备。Synchron(美国):微创血管内；独特的技术路径，其Stentrode设备通过血管介入方式植入，避免了开颅手术。已在美国完成多例人体植入，并成功与AppleVision

Pro等消费电子设备结合演示。Paradromics(美国):侵入式；专注于超高数据速率，其Connexus

DDI系统旨在同步记录大量神经元信号。技术获FDA突破性设备认定。MindMaze(瑞士):非侵入式；专注于数字神经康复，融合虚拟现实、人工智能和脑机接口技术用于中风等患者的康复治疗。其数字神经康复解决方案已获得欧盟CE标志和美国FDA市场许可。CorTec(德国):侵入式；开发模块化、可定制的Brain

Interchange@系统，用于大脑信号的记录和刺

激。其闭环脑机接口系统已获得FDA批准进行临床研究。核心价值/实现功能帮助脊髓损伤、中风或截瘫患者进行康复训练，甚至完成抓握、写字等动作。通过植入脑深部电刺激器

(DBS)

等方式，治疗帕金森病、难治性强迫症、癫痫等。辅助意识障碍患者进行意志表达，并对阿尔茨海默病等患者进行认知干预，延缓病情发展。通过意念直接控制家电

(如调节灯光)

、车载设备(如开关车窗),实现更灵活的交互体验。无需手柄等外设，直接通过脑电波操控游戏，提供全新的沉浸式体验。实时监测学生的

注意力水平，帮助教师优化教学方案，实现个性化教学。运用于航空航天领域，进行设备操控。用于设备操控，提升士兵的警觉性、认知能力和学习速度。具体应用场景运动功能重建神经系统疾病治疗意识障碍与认知干预智能家居与车载控制游戏与娱乐教育领域航空航天单兵能力增强装备智能操控军事训练优化■脑机接口的应用与产业链□

脑机接口的应用领域应用领域医疗康复智能交互军事国防灵活操控无人机集群或车辆，用意念进行高效的装备操控,监测士兵训练时的大脑活动，评估并优化汕练方案。

脑机接口的应用与与产业链□

脑机接口的应用领域脑机接口的应用场景主要分为医疗和非医疗两类。医疗仍是脑机接口当前主要产业化方向，下游企业中医疗方向占比56%

,

消费、工业、教育等非医疗企业；二比44%。目前中国和欧洲一些国家以无创脑接口为核心，美国以有创脑接口为主。从应用角度来说，有创脑接口主要针对医疗的必需研究。无创脑接口除了医疗应用，还可应用于教育、娱乐、工业、军事等多样化场合。

脑机接口的应用与产业链□

脑机接口的应用领域>

医疗康复领域·

运动功能重建：帮助脊髓损伤、中风瘫痪等丧失运动功能的患者，通过“意念”控制机械臂、外骨骼机器人，实现抓取物品卜

自主进食甚至行走，极大提升生活自理能力。·

神经疾病治疗：植入式脑深部电刺激(DBS)已广泛应用于治疗帕金森病、癫痫、强迫症等，通过电信号调节异常神经活动，有效缓解症状。·

感觉功能替代与恢复：为失明者植入视觉皮层刺激器，可将摄像头捕捉的图像转化为脑可识别的光点模式，帮助其感知大致轮廓；类似原理也可应用于恢复听力或触觉。·

意识障碍沟通：为“闭锁综合征”等意识清醒但无法动作、言语的患者，提供与外界交流的“思想打字”通道，使其能表达基本需求。·

语言重建：渐冻症患者装上脑机接口后，直接靠思维就能在屏幕上输出文字。>

智能交互领域·

智能环境控制：用户可直接通过意念控制智能家居(如开关灯、调节空调)

、车载设备等，实现“心想事成”的无感交互。·

培训和教育：通过监测学员的学习状态和与VR的结合，为学生提供个性化的学习方案和更为身临其境的学习环境。·

游戏与娱乐：提供前所未有的沉浸式体验，玩家无需手柄或键盘，仅凭注意力集中度、放松状态等脑电波信号即可操控游戏角色或进行虚拟现实互动。·

精神状态监测：在教育、驾驶或高危作业中，实时监测使用者的注意力、疲劳度，及时发出预警，以优化效率、保障安全。>

军事与特种领域·

装备操控：士兵可通过脑电波直接控制无人机群、侦察机器人等外部设备，实现高效、隐蔽的作战指令下达。·

能力增强：研究如何利用脑机接口提升士兵的警觉性、学习速度与认知决策能力，并用于评估和优化军事训练效果。·

工业安全：能时刻监测高风险作业人员的脑力情况，预防疲劳出事故。■

脑机接口的应用与产业链□

脑机接口的应用领域国防军事培训学习医疗康复

脑机接口的未来趋势□

脑机接口的市场规模前景2024年中国脑机接口市场规模32亿元。2025年预计突破38亿元。预计2028年达到61

.4亿元。2024-2028年

年均复合增速约20%。麦肯锡咨询公司预测，到2030-2040年，全球脑机接口医疗应用市场规模有望达到400亿~1450亿美元。其中，严肃医疗应用市场规模为150亿~850亿美元，

消费医疗应用市场规模为250亿~600亿美元，年复合增长率超

过10%。脑机接口的未

来趋势□

脑机接口的政策前景2025年被业界视为“中国脑机接口发展的元年”。国家层面，工业和信息化部等七部门联合发布了《关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见》,为产业发展绘制了清晰的路线图。地

方

民面

北方

四川、山东等地也纷纷出台配套政策，并建立了产业集聚区，从资金、人才、临床准入等方面提供全方位支持。■

脑机接口的未来趋势□

脑机接口的技术发展趋势核心器件

(如电极、芯片)

和解码算法方面，正在不断突破。传感器和芯片通量由低向高发展，无线传输方式逐渐取代有线传输。未来传感器需满足微型化、生物相容、安全和高速传输等特性，人脑数据量有望达到Tbps级，6G技术可能会得到应用L电极材料的选择由刚性向柔性转变。借助电极材料创新、结构创新、植入方式创新，植入式技术造成的创伤将逐渐减小。芯片功能逐渐集成，专用芯片可能会迎来崛起。“片上脑机”

(在电极芯片上培养出来的“类脑组织”)

成为脑机接口领域的一个重要新兴分支。采集手段不断丰富，除电信号采集外，超声采集等方式涌现。多种采集手段趋于融合，单模态电信号与功能近红外信号、肌电信号、眼动信号等多模态信号融合。脑机接口的未

来趋势□

脑机接口的产业发展趋势资本市场的热情高涨，投融资活动非常活跃，多起大额融资为企业的研发和产业化注入了强劲动力

,

医疗康复领域对脑机接口有非常迫切的临床需求，刺激该产业的高速发展和普及。国

内

各地正在诞牛—批脑机接口产业集聚区和新型研发机构

优秀标杆企业和典型示范案例也将不断涌现∞传统行业巨头关注该领域发展，纷纷以研发或收并购等方式入局。多要素的聚集和持续优化，将在未来十年内推动脑机接口产业加速发展。■

脑机接口的未来趋势□脑机接口当前面临的挑战

>

技术方面>

产业方面>

成本方面>

安全方面>

伦理方面■

脑机接口的未来趋势□

脑机接口当前面临的挑战(技术方面)作为跨学科研究促动的行业之一，脑机接口技术的发展需要多个学科发展的共同支撑。然而，任何一个学科的落后，都会造成短板效应，制约脑机接口技术的发展。对大脑神经编解码机制的理解仍需深化。脑电信号的噪声和干扰问题仍有待进一步解决。■

脑机接口的未来趋势□脑机接口当前面临的挑战(产业方面)部分上游核心元器件和基础理论仍有“卡脖子

”的风险，需要加强自主可控。需要全面布局，补足短板。

目前国内从事非侵入式技术路线的企业较多，从事侵入式技术研发的企业较少(需要长期投入和研发，风险更大)

。专业的跨学科人才缺口巨大，预计到2030年缺口可能达20余万人。脑机接口的未来趋势□

脑机接口当前面临的挑战

(成本方面)目前我国脑机接口产品按照二类或者三类医疗器械进行产品注册备案和上市销售管理。初步估算，单一产品的投入至少需要达到数亿元人民币，投资回收期也需要至少3年以上，且该投入还存在效果不及预期或者失败的风险。因此高昂的投入成本

也成为了产业发展的巨大阻碍。·临床试验成本：一例微创脑机接口试验粗略计算需要花费30万到50万元，完成临床至少需要数十例临床,·车间建设成本：脑机接口设备的生产车间需要符合GMP标准，具备一定规模的GMP实验室的建设成本至少在百万元