盘点|火爆的五家海外脑机接口公司

2021
09/30

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本文将盘点脑机接口领域的五家公司,主要集中于医疗领域。

脑科学、人工智能技术的进步,给脑机接口领域带来不少关注。直白来说,向机器开放个体的大脑,将你的感官、情绪作为电子信号输出,甚至能通过机器修正这些信号。这样的技术听起来似乎能解决当下的问题,包括解决听觉、记忆、抑郁、癫痫等脑神经疾病。技术乐观主义并不全然,跨越性的技术带来了更沉重深刻的思考。通过打开大脑的输出带宽,让大脑和机器之间实现高保真的信息传输,人的意志能否被保存与记录?人类会以另一种形式存在吗?正如马斯克答网友问,“这即伟大,又可怕”。

 

2021年,阿里达摩院发布的《2021十大科技趋势》中预测指出脑机接口将迎来重大进展,帮助人类超越生物学极限。本文将盘点脑机接口领域的五家公司,主要集中于医疗领域。

 

1

Neuralink


Neuralink成立于2016年,由特斯拉Tesla和SpaceX的创始人Elon Musk创办。在Neuralink创办之初,Elon Musk本人曾说,“在人脑中植入电极,将人类大脑与计算机相连,未来可以直接上传和下载想法”。“我们的输出水平太低了。对比与输出,我们的输入就快得多,因为我们有一个进入大脑的视觉界面,它的传输效率很高,我们的眼睛能获取大量的信息”。

 

Neuralink一直专注于高带宽的侵入式脑机接口技术及其积极影响,旨在将大脑与网络相连通。下面,让我们来回顾Neuralink在成立至今,实现了哪些成果。

 

 

(图:Neuralink概念图)

(图片来源:公开网络)


2019年,Neuralink发布会上展示其首次在小鼠身上植入芯片,读取其大脑信号。


2020年8月,Neuralink展示了其植入设备,是一款硬币大小、放置于颅顶的芯片。展示实验主要是在活体猪的脑部植入芯片后,能直观看到猪的脑部电路活动,过程中当工作人员抚摸它的鼻子时,猪的神经开始兴奋,并能通过脑电信号清晰反映。此次展示的还有实现芯片植入的手术机器人V2,在手术时先将头骨大小的硬币取出,再放入芯片即可完成。植入者在完成植入后当天即可出院。马斯克表示,该设备于2020年7月获得了FDA的突破性指定,该公司目前正在准备其首次人体植入,等待监管部门批准一项研究和额外的安全测试。

 

 

(图:植入芯片概念图)

(图片来源:公开网络)


而芯片与脑部的连接,是通过连线实现。马斯克认为,脑机接口的本质是连线问题。在2019年,Neuralink展示了其“线”(thread)的技术。这些线是非常细小的电线,约为五微米宽,比普通红细胞的直径略小。这些细线由Neuralink的手术机器人缝合至大脑中,类似于“缝纫机”的功能。并且该植入设备最多可连接1024根导线(通道产品名为LINKV0.9),同时能避免静脉与动脉的穿刺。

 

2021年4月,Neuralink展示了在灵长类动物身上的脑机实验。在其发布视频中,一只名为Pager的猕猴已经接受了长达六周的脑部芯片植入,可以通过脑部芯片来玩电子游戏。这一次的展示获得了惊呼也不乏质疑。来自纽卡斯尔大学的安德鲁·杰克逊教授认为通过猴子脑部控制光标并非新鲜事,此类技术在2002年就开始首次演示。

 

2021年7月29日,Neuralink宣布完成了2.05亿美元C轮投资,由Vy Capital领投,Google Ventures、DFJ Growth、Valor Equity Partners、Craft Ventures、Founders Fund和Gigafund跟投。在2017年,Neuralink取得了1.07亿美元投资、2019年取得5100万美元。总共合计3.63亿美元融资。而在今年5月,Neuralink的联合创始人Max Hodak宣布离开公司,不再担任总裁职务,他并未作出关于离职的详细说明。今年8月,Hodak已成立一家名为Science Corp的新公司,并取得投资者资金,其研究方向并未公布。根据外网媒体报道,新公司已经锁定加州一个大型研究场所,面积超过21000平方英尺。

 

Neuralink未来五年的计划,是让人类不必使用语言,直接通过大脑进行交流。马斯克的“让人类与AI共生”的愿景,未来如何通过Neuralink改写人类命运与社会结构,令人期待。

 

2

Synchron


Synchron成立于2017年2021年7月,Synchron获得了FDA批准,能够进行人体试验。这一进展,让这一家仅有20人的神秘公司浮出水面,媒体纷纷将其标榜为Neuralink头号竞争对手。要知道,Neuralink目前虽在灵长类、猪、老鼠均进行了生物脑机实验,但却迟迟未能开展人体试验。

 

Synchron产品Stentrode早期技术平台的早期开发位于墨尔本大学。公司种子基金由美国国防高级研究计划局 (DARPA) 和美国国防部 (DoD) 提供。其A轮融资由NeuroTechnology Investors, LLC领投。目前,Synchron正着力开发其脑机接口平台,该平台使用微创血管内手术(神经介入)的方式,将设备植入脑血管从而实现数据传入和传出大脑。Synchron的旗舰产品 Stentrode™ 是一种微创脑机接口,可用作治疗瘫痪的运动神经假体。它旨在将与尝试运动相关的想法转换为数字控制,使患者能够进行交流和访问互联网,从而实现他们的独立性并提高他们的生活质量。

 

 

(图:微创手术进入脑部的传感转置)

(图片来源:公司官网)

 

Synchron的植入方式与其他侵入式脑机接口不同。其他植入式BCI方法包括钻入颅骨并将针电极直接放入脑组织,这可能导致长期的脑部炎症。Stentrode装置是通过血管在2小时微创手术中进入大脑,类似于在心脏中插入支架。该过程不需要机器人协助,可以在广泛可用的血管造影套件中进行。植入物完全内化,没有从头部或身体出来的电线。 患者在植入后不久就开始在家中使用该设备,并且可以通过考虑移动他们的四肢来无线控制外部设备。该系统旨在通过启用短信、电子邮件、在线商务和访问远程医疗等日常任务来促进患者更好的沟通和功能独立。

 

 

(图:血管植入传感器及平板控制)

(图片来源:公司官网)

  

目前,Synchron 与卡内基梅隆大学、匹兹堡大学医学中心和纽约市西奈山卫生系统合作开展这项新研究,即COMMAND试验。该试验计划共有6名患者参加。在澳大利亚,Synchron目前正在进行的SWITCH临床试验中评估该设备。已有四名患者接受了Stentrode植入物,并正在利用这种神经假体将数据从大脑皮层传输到控制数字设备。这项研究中前两名患者的数据于2020 年 10 月发表在《神经介入外科杂志》 (JNIS) 上,表明每位患者都能够通过意识控制他们的设备并发送文本和进行打字。在植入和短期机器学习辅助培训后,他们能够在家中独自使用该系统发送短信、进行网上购物和管理财务。 

 

3

BrainGate


BrainGate成立于2001年,致力于侵入式脑机接口的研究,也是脑机接口领域著名的公司之一。

 

早在2008年,BrainGate就曾实现了通过收集神经活动对机械臂的控制。BrainGate的96个电极基本上记录了与思维命令相关的神经活动,然后外部计算机将这些神经信号转换为机器人手臂的命令,然后机器人手臂进行动作。

 

2018年,BrainGate研究公布,两名肌萎缩侧索硬化(ALS)瘫痪患者和一名脊髓损伤患者通过临床试验,在每个患者的大脑运动皮层接受一到两个“阿司匹林”大小的植入物——每个植入物是由大约100个硅微电极组成的阵列,尺寸为4x4毫米。来自该植入物的信号被发送到蓝牙接口并配置为像无线鼠标一样工作。

 

每个电极穿透大脑约 1.5 毫米,进入控制身体另一侧运动的脑细胞所在的外层。这些探针最终非常靠近那些神经元,类似于在窃听这些脑细胞,从而让设备收集这些神经元的放电模式。通过“窃听”神经元的放电模式,研究人员可以弄清楚不同神经元放电率的变化如何对应于不同的运动,从而利用这些知识构建了解码器,将这些信号转换为屏幕上的光标移动。

 

 

(图:瘫痪患者学习使用思想控制平板设备)

(图片来源:布朗大学)


患者们通过BCI接口能够控制 Google Nexus 9平板电脑。他们被要求完成一系列任务——如:查看电子邮件和撰写消息、执行谷歌搜索、播放YouTube视频和流媒体音乐等等。两名患者使用即时消息程序相互聊天,其中一名患者在数码钢琴应用程序上播放音乐。患者每分钟最多可以进行22次点击选择,每分钟最多可以输入 30 个有效字符。虽然这似乎不是特别快,但对于根本无法沟通的人来说,这将改变游戏规则。

 

4

NeuroPace


NeuroPace成立于1997年,总部位于美国加州,致力于通过脑部植入式装置发生响应性刺激来治疗癫痫。其产品并于2013年11月被FDA批准上市。

 

2013年,NeuroPace旗下治疗癫痫的神经刺激系统获得FDA的认可,使得该公司完成了7400万美元的融资,该轮融资使得NeuroPace旗下设备进行了快速的商业化。

 

美国约有340万人患有癫痫症,其中包括约47万名儿童。这种疾病最常使用抗癫痫药物治疗。但不同患者对于癫痫药物治疗所获得的效果不可控,如两种不同的抗癫痫药对某一患者均无效,则不同的药物组合或其他药物或对患者也不会奇效。故医生可能会针对部分癫痫患者推荐手术切除、或利用激光来消融一部分影响癫痫发作的脑部组织。当然这个选择不适用于每一位患者。而NeuroPace旗下的RNS系统,则能够来帮助这类无法用药物进行癫痫控制的病人。

 

 

(图:NeuroPace RNS设备示意图)

(图片来源:公开网络)


该设备包括一个可植入的神经刺激器,其电极放置在癫痫病灶附近,即癫痫发作起源的脑部区域。它们通过微小的引线连接到刺激器。该设备持续监测大脑中的电活动,以确定每个患者癫痫发作的独特电信号。并且检测设备配备了一个远程监视器,患者使用该监视器从神经刺激器收集数据并将其上传到数据管理系统,医生可以在查看并使用该信息来指导治疗决策。

 

5

MindMaze


MindMaze成立于2012年,总部位于瑞士洛桑,致力于利用游戏化的技术帮助神经康复,研究专注于非侵入式脑机接口。

 

MindMaze开发了可穿戴设备与3D动辅相机,结合其游戏化平台来协助精神系统疾病患者进行恢复训练。其产品包括 MindMotion PRO,它已获得FDA的批准并获得了神经康复的CE标志。该平台包括17个游戏,这些游戏促进上肢锻炼,以帮助因中风、创伤性脑损伤、多发性硬化症和帕金森病等疾病接受治疗的患者重建力量和运动。该软件连接到摄像头以跟踪运动,并由人工智能驱动以测量运动和分析进度。MindMaze还开发了该软件的家庭版本 MindMotion GO,通过连接到一个应用程序,物理治疗师可以继续远程监控患者的进展。2020年9月,MindMaze和Mount Sinai Health System合作推出了一项针对中风患者的家庭远程神经康复计划,重点便是推广使用MindMotion GO。

 

 

(图:使用者通过MindMotion GO平台进行康复训练)

(图片来源:公开网络)


在今年的5月,MindMaze已与欧洲、南美和中东的新合作伙伴联手,目标是将其神经康复和神经修复软件带给全球更多患者。MindMaze 的新欧洲合作伙伴是Guttmann Barcelona 的脑健康和神经康复研究所和Swiss Rehabilitation,一家专门从事脑损伤康复的门诊康复机构。在南美洲,MindMaze与Surgicorp建立了联系,后者开发用于秘鲁、厄瓜多尔和玻利维亚的医疗设备。在沙特阿拉伯,它将与Alkholi Medical合作,后者进口新技术并在全国经营医疗中心。通过合作,这四个组织中的每一个都将能够向各自的患者群体提供 MindMaze 的一系列神经治疗药物。

 

资料来源:

[1]https://futurism.com/neuralink-max-hodak-secretive-startup

[2]《投资火热的脑机接口行业,如何解行业标准缺失之局?》| 红杉汇公众号

[3]https://www.fiercebiotech.com/medtech/synchron-raises-40m-for-u-s-trials-neurotech-helping-paralysis-patients-text-email-and

[4]马斯克震撼发布脑机接口,Neuralink无损植入猪脑,下一步植入人脑?| 毒舌科技公众号

[5]https://synchron.com/press-release-july-28-2021

[6]https://www.fiercebiotech.com/medtech/mindmaze-inks-deals-to-bring-game-based-brain-repair-software-to-europe-south-america

[7]https://www.fiercebiotech.com/medtech/neuropace-reels-74m-to-ramp-up-neurostimulation-treatment-for-epilepsy

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关键词:
马斯克,脑机,五家,接口,盘点,癫痫,芯片,大脑,设备

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