什么是脑机接口? 脑机接口的基础概念

什么是脑机接口呢，顾名思义，脑机接口即大脑与计算机的接口，以及围绕这一接口正常工作所配置的其他装置。基本上目前所有在做或者想做脑机接口的，都逃离不出下图的脑机接口的工作方式。

核心的工作内容有几块：

1.高品质脑电信号的采集

这里面非常重要的一个器件是脑微电极，他的主要作用有两个，一个就是采集脑电信号（记录电极），还有另外一个作用，将外部的反馈信号或控制信号传输给大脑（刺激电极）。

脑微电极的核心技术指标有几个：

小，越小越好。因为电极要植入大脑中，植入会产生损伤，小尺寸有利于减小这种损伤。

多通道，通道越多越好。尽量多的通道是为了采集到更多的脑电信号，有利于后续的信号处理。

生物相容性。我们都知道，我们所生活的世界充满了细菌、病毒，而我们之所以能长期存活，是因为我们的身体对于一切不属于我们身体自身的事物，都会本能的排斥，即免疫反应，具体到脑电极而言，如果电极的生物相容性不好，就越容易被身体的免疫系统识别，逐渐在脑电极的周边裹上神经胶质细胞，电极的信号通道被覆盖后，将影响所采集到的脑电信号的采集强度，甚至采集不到。PS：要提高生物相容性，主要要从材料学入手。

2.脑电信号处理

按照脑电信号采集位置的不同，通常行业内将脑机接口分为三类：

植入式脑机接口：打开颅骨，穿透硬脑膜，插到大脑内部。（只要电极精度高，插得准，可以直接采集单个神经元的spike信号，信号质量最高）

贴片式脑机接口：打开颅骨，贴在硬脑膜上。（信号精度介于植入式与非植入式之间）

非植入式脑机接口：颅骨也不打开了，直接从颅骨上采集场电位信号（内部神经元在外部形成的综合信号，信号质量不高，容易受外部影响）

所谓脑电信号处理，即通过一定的硬件（电生理信号分析仪等）与算法，对脑电信号进行特征提取与分类判断。刚刚获得盛大、红杉等投资9700万的脑虎科技、成立于2019年11月的宁矩科技所做的脑机接口芯片即用来做脑电信号处理。

3.信号输出\动作执行

根据上一步处理过的脑电信号，来实现对外部器械的控制，在这个领域，也有众多的创业公司在做，例如利用脑电信号控制康复器械，国内的迈联医疗（浙大背景）、臻泰智能（西交大背景），例如利用脑电检测实现睡眠管理，或者根据特定位置的脑电信号特征，检测佩戴者的注意力集中度（用于学生的专注度训练及多动症治疗），或者是实现意念控制机械臂、玩具等，这里面的公司非常多，其中，有真的想做好一些事的，也有一些，可以说纯粹在忽悠，一遍又一遍的和投资人讲着那些看似美好的刚需与痛点，实则是需求不刚，痛点不痛，在下篇的具体介绍中，作者会更详细讲讲这些细分行业内所谓的痛点，为什么不痛，以及从技术角度，扒一扒他们所谓的神奇的算法与控制，到底是什么？

4.信号反馈

我们依旧从非植入式脑机接口和植入式脑机接口来讲讲信号反馈。

基本上非植入式脑机接口在信号反馈这块可看的不是特别多，因为神经元放电本身是个特别复杂的过程，而针对颅外的信号反馈（放电），所能产生的效果，在目前阶段看来，可能是毫无依据了，可能在某些街边理疗店，有头部理疗这种项目，但是我个人基本把这划归在智商税领域。

与上面智商税形成鲜明对比的是，在植入式脑机接口+信号反馈这块，却是非常严谨的医学问题，目前，对于一些退行性神经疾病的治疗，脑机接口是最后的治疗方式，例如癫痫，癫痫的发病机理大概是这样子的：原本呢，大脑各部分各司其事（各自有规律的放电），但是有的区域，没有办法好好工作了（放电紊乱），癫痫病人不知道什么时候就会出现抽搐、倒地、昏迷等症状，轻度癫痫可以通过药物控制，但是在药物控制无效的情况下，手术是最后的治疗方法，通过对大脑异常位置植入刺激电极，在检测到放电异常是，反向对该区域施加特定的电刺激，来控制这种紊乱的放电，甚至如果这个大脑区域不是特别重要的话，也可以直接将这块消融了。

除了癫痫，还有其他一些疾病，例如帕金森、特发性震颤、肌张力障碍、强迫症等，也可通过这种方式来治疗，国内大概从2000年以后，即有一些科研院所和企业往这个方向在发展，例如品驰医疗、景昱医疗（前不久刚获得红杉中国和高瓴创投等的3亿元融资）等企业，下篇也会做一个简要介绍。

冠隆医疗提供脑机接口生物电极信号采集配件及方案，提供湿电极、干电极和半干式电极等，广泛应用于科研、认知和临床等研究领域，产品具有阻抗低、稳定、信噪比高和信号可靠的优势。