腦機接口（Brain-Computer Interface,BCI 或 Brain-Machine Interface,BMI），指在人或動物大腦與外部設備之間創建的直接連接，實現腦與設備的信息交換。腦機接口是一種測量中樞神經系統活動并將其轉換為替代、恢復、增強、 補充或改善自然中樞神經系統輸出的系統，以改變中樞神經系統與其外部/內部 環境正在進行的交互。
BCI 一直是研究人員感興趣的領域。最近，它已成為一個迷人的科學探究領域，并已成為證明大腦與技術之間直接聯系的可能手段。許多研發項目都貫徹了這一理念，也成為科學探究中發展最快的領域之一。腦機接口的研究可以追溯至二十世紀七十年代，經過近五十年的研究，腦機接口技術的發展經歷了三個階段，目前，腦機接口技術正處于第三個階段——技術爆發階段。
根據Value Reports的報告，2027年，全球腦機接口的市場規模約230億人民幣，年復合增長率約13%。據臻泰智能介紹，盡管我國腦機接口純設備的市場規模不足百億人民幣，但在使用場景中與具體產業（如老齡化、心理疾病等）的結合具有明顯的放大效應，未來可能達到千億規模。
技術根源
毫無疑問的，對于腦機接口而言，其技術根源還是在于“大腦”。
對于我們人類而言，眾所周知的，大腦中有 860 億個神經元，神經元用于發送和接收信息。盡管神經元有許多不同的類型，但它們通常由三部分組成：接收信號的樹突、計算信號的細胞體和發出信號的軸突。
神經元通過突觸連接，大腦的神經元通過稱為突觸的軸突-樹突相互連接以發送和接收信號，比如饑餓信號或者是能量補給信號，神經元通過電信號進行交流，動作電位導致突觸釋放神經遞質，這些小分子與樹突上的受體結合，打開導致電流流過神經元膜的通道，當神經元接收到時空突觸輸入的“正確”組合時，它會啟動動作電位。
基本原理
我們通常所認為的腦機接口是利用中樞神經系統產生的信號，在不依賴外周神經或肌肉的條件下，把用戶或被試的感知覺、表象、認知和思維等直接轉 化為動作，在大腦與外部設備之間建立直接的交流和控制通道。
腦機接口的基本原理是利用無創的腦電（EEG）、功能磁共振（f MRI）、功能近紅外（f NIRS）、腦磁（MEG）或有創的皮層腦電（ECo G）、微電極陣列（MEA）等腦信號獲取技術，采集并解碼大腦活動信號，然后轉換成相應的指令控制外部設備。
腦機接口原理示意圖
發展脈絡
1929年：Hans Berger 教授首次發現腦電波，人們就推測它可能用于交流和控制，至此，針對腦機接口技術的研究正式開始。
1935年：哈佛醫學院的 Frederic Gibbs、Hallowell Davis 和 William Lennox 報告了使用 EEG 來改善癲癇癥的可能性。
1952年：西班牙神經科學家 José M Delgado 開始將配備無線電的電極陣列植入動物和人類體內。
1970年：美國國防高級研究計劃局啟動了一項利用 EEG 探索大腦通信的計劃。
1973年：加州大學洛杉磯分校的 Jacques Vidal 教授創造了“腦機接口”一詞，并提出了腦機接口項目的目標，以分析 EEG 信號。
1987年：美國科學家Phillip Kennedy通過將神經營養錐電極植入猴子體內，構建了第一個皮質內腦機接口。
1997年：美國食品和藥物管理局批準 DBS 用于治療特發性震顫和帕金森病（隨后于 2003 年批準用于治療肌張力障礙和 2018 年用于癲癇）。
1999年：召開的第一屆腦機接口國際研討會首次給腦機接口明確的定義。
步入21世紀以后，人們對腦機接口的興趣與日俱增，各類研究機構和公司紛紛投入此項研究?；谄邢蓿瑢τ?1世紀后腦機接口的相關發展脈絡不在本文中展示，感興趣的讀者可以與筆者取得聯系，共同交流學習。
重點關注的8家腦機接口企業
目前，腦機接口廣泛關注，顯然腦機接口是一個廣闊的市場，眾多廠家紛紛進入，賽道前景非常樂觀。筆者致力于并持續的對腦機接口進行了研究，目前已梳理全球范圍內近800家企業機構，形成了頗有成效的全球腦機接口企業信息數據庫。筆者從諸多企業機構中選擇了8家進行重點關注。
1、Neuralink
作為埃隆·馬斯克（Elon Musk）的合資企業，Neuralink正在開發一種通過機器人輔助程序放置在大腦中的植入物。
馬斯克過去曾表示，侵入性較小的Link裝置（與其他植入胸部區域的深部腦刺激系統相比）是通過顱骨植入的。這位企業家聲稱，它可以在不到一個小時的時間內在門診環境中植入，而無需使用全身麻醉，可以選擇移除或升級。
在 2020 年的一次網絡直播中，馬斯克將 Link 描述為一種帶有可充電電池的小型設備，可持續使用一整天，將電線嵌入大腦皮質表面，可同時連續記錄 1，024 個神經信號通道。它有一個用于跟蹤頭部運動的六軸慣性測量單元，更多用于溫度等可測量的傳感器，以及一個與智能手機應用程序連接的藍牙天線。
雖然馬斯克和公司官員表示，他們計劃在2020年申請FDA批準人體試驗，但尚未獲得任何此類批準。今年早些時候，Neuralink和加州大學戴維斯分校被負責任醫學醫師委員會（PCRM）指控“嚴重違反動物福利法”，引用了通過公共記錄訴訟獲得的文件。這些指控聲稱Neuralink給猴子造成了極大的痛苦。
多份報道稱，馬斯克對Neuralink進展緩慢表示失望，但他吹捧了一個“展示和講述”，將展示Link設備在2022年10月31日的位置。
2、Synchron
Synchron，通過導管輸送的Stentrode腦機接口（BCI）植入物的開發商 - 目前普遍認為他們是唯一一家利用血管捕獲大腦信號的BCI公司。
Synchron認為，血管內輸送方法可以使腦機接口技術比侵入性開放腦手術的替代選擇更簡單，更安全，更容易獲得。
上個月，該公司通過血管內方法在美國完成了腦機接口植入。Stentrode設備是作為Synchron的Command試驗的一部分植入的，在FDA研究設備豁免下運行，以評估永久植入的腦機接口。
Command將評估該公司的運動BCI技術在嚴重癱瘓患者中的安全性和有效性，旨在使患者能夠免提控制數字設備。研究結果包括使用大腦數據來控制數字設備并實現功能獨立性的提高。
據報道，Synchron崛起為競爭對手BCI開發商引起了馬斯克的注意，據說馬斯克曾向該公司詢問過一項潛在的投資。沒有提供關于該交易是否涉及compa345anies的合并，收購，合作或任何其他類型的合并的細節。
3、Blackrock Neurotech
雖然一些公司最近在BCI方面的進步掀起了波瀾，但貝萊德的技術測試已經在人類患者中進行了近20年。自2004年以來，通過研究，Utah Array植入物一直在患者中使用，從那時起，FDA報告的嚴重不良事件為零。
2021 年，貝萊德神經科技的 MoveAgain BCI 系統獲得了 FDA 的突破性設備指定，該系統為行動不便的患者提供了僅通過思考來控制一系列設備的能力。該公司在獲得突破性點頭時表示，MoveAgain BCI可以提供更好的流動性和獨立性，從而重返工作崗位，參加休閑活動并更有效，更快速地進行溝通。
MoveAgain BCI包括一個植入大腦的陣列，然后解碼神經元活動的運動。然后將信號無線傳輸到外部設備，如光標或輪椅，讓人們控制他們的外部環境。
貝萊德和匹茲堡大學的康復神經工程實驗室（Pitt RNEL）合作開發了第一個便攜式腦機接口（BCI），允許患者在家中參與研究試驗。貝萊德的一位代表表示，這是該公司準備明年初推出第一款商業產品的最后一步。
如果該設備商業化，它將標志著人類首次在學術研究之外連接到計算機。
Blackrock Neurotech11月16日公布了用于其腦機接口（BCI）技術的Neuralace下一代神經接口。
它將Neuralace平臺設計為超高通道數的柔性電極。該公司在一份新聞稿中表示，它提供了對其未來BCI的推動的技術的一瞥。在視覺上看起來像一塊蕾絲。它比睫毛還細?？梢杂酶鞣N材料和圖案來設計它，它可以在大腦表面的大片區域進行設計。
4、ClearPoint Neuro
ClearPoint Neuro 于2021 年 7 月與貝萊德神經科技達成協議，開發一種自動化手術解決方案，用于將 BCI植入神經系統疾病患者體內，包括癱瘓、ALS、失明和聽力損失。
總部位于加利福尼亞州索拉納海灘的ClearPoint Neuro當時的合作旨在利用其平臺和軟件與Blackrock Neurotech的猶他州陣列，為外科醫生提供臨床解決方案，該解決方案比迄今為止進行的其他BCI植入手術更加精簡和有效。
今年早些時候，ClearPoint宣布與總部位于北卡羅來納州達勒姆的Higgs Boson Health合作，將基于ManageMySurgery平臺的面向患者的數字應用程序推向市場。該應用程序將專門用于向大腦和脊柱輸送藥物，以及BCI技術。
5、BrainGate
BrainGate的神經技術使用一系列植入大腦的微電極，讓人類只需思考即可操作計算機或機械臂等外部設備。研究性的BrainGate系統允許患有脊髓損傷，腦干中風和ALS的人只需考慮自己癱瘓的手和手臂的運動即可控制計算機光標。
該公司已獲得FDA研究設備豁免，用于腦機接口技術的人體試驗。2021 年 4 月，患有四肢癱瘓的 BrainGate 臨床試驗參與者展示了皮質內無線、高帶寬 BCI 與外部無線發射器的使用。
BrainGate在其網站上表示，早期的臨床研究表明，該系統對先進的假肢具有直觀的控制。該公司聲稱，該系統為癱瘓患者提供了對強大的輔助運動和通信設備的輕松控制。
6、Neurable
Neurable最初是虛擬現實（VR）應用程序的開發商，包括2017年推出的一款精神控制的VR游戲。
福布斯的一份報告稱，在2019年籌集了600萬美元的A輪融資后，該公司的目標是以耳機的形式為消費者開發日常BCI產品。
“我們希望成為一家讓每個人都能輕松訪問神經技術的公司，”該公司的網站寫道。
Neurable首席執行官Ramses Alcaide博士告訴福布斯，使用VR展示了概念并證明了BCI技術的早期價值，使該公司能夠創建旨在推向市場的耳機外形。通過這一點，Neurable旨在使計算機界面更加直觀，并超越鍵盤，觸摸屏和語音界面的潛在限制。
7、Snap
Snap的NextMind腦電圖電極檢測大腦活動，以舒適地捕獲神經信號，允許用戶執行實時動作。
該公司設計了其腦機接口來解碼神經活動，使人們能夠僅使用他們的思想來控制物體。其夾式設計允許將傳感器與頭帶、帽子和 AR/VR 耳機相結合。
總部位于巴黎的NextMind技術的潛力如此之大，以至于今年早些時候，它被Snap收購 - Snapchat是流行的Snapchat社交媒體應用程序背后的公司。
8、Axoft
近日，神經技術公司Axoft推出并宣布其腦機接口（BMI）指定為FDA突破性設備，以更好地治療神經系統疾病。該公司獲得了800萬美元的資金，用于資助FDA的臨床前研究，并擴大其神經植入物的原型“像大腦一樣柔軟”。
Axoft成立于2021年，由著名學者劉嘉與其學生Paul Le Floch博士、葉天陽博士聯合創立，是一家專注于柔性腦機接口技術研究的高科技公司，公司致力于研發出全柔性侵入式腦機接口，未來可應用于癲癇診斷、高位截癱患者、功能區治療等領域以及臨床前科研領域，解決目前臨床上無法長期植入微創腦機接口、缺乏單神經元分辨率的高帶寬電極、缺乏永久植入式腦機接口、缺乏30天甚至數年以上的穩定診斷手段等痛點。
