脑机接口的发展现状与未来展望

人脑是自然界中最精妙的系统之一，掌控着我们的思想、记忆、感官与行动。长久以来，如何实现人脑与外部设备的直接沟通，一直被视为神经科学与信息技术交叉的核心前沿领域。随着神经科学的深入探索、人工智能的快速迭代以及微电子技术的突破进展，脑机接口（Brain-Computer Interface，BCI）技术逐渐成形。这项技术绕开了原有依靠神经、肌肉以及感官与外界所建立的交互路径，在思维与机器之间建立起直接的通信通道，不仅在医疗健康领域为患者带来了有效治疗手段，也在工业制造、生活消费等方面展现出巨大应用潜力，正迅速成为全球科技竞争的新高地。

为了突破这一颠覆性技术发展关口，2025年7月，工业和信息化部等7部门联合印发《关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见》，明确将脑机接口作为培育新质生产力和布局未来产业的重要方向，强调建立先进的技术体系、产业体系和标准体系。在政策引领下，我们必须及时把握技术进展和正确认识现实挑战，找准关键问题和理清推进路径，以更大力度加快布局脑机接口前沿赛道。

脑机接口的基本原理与技术路径

脑机接口技术的核心在于捕获与解码大脑信号以及反馈信息给大脑。人脑包含约860亿个神经元，这些神经元通过电化学信号进行信息传递，形成复杂的神经网络。脑机接口系统利用不同方式采集神经信号，经算法处理，通过建立神经活动与行为意图之间的映射关系，解码后转化为可驱动外部设备或调控大脑功能的指令，从而实现脑机交互。

从技术实现路径来看，脑机接口主要分为侵入式、半侵入式和非侵入式三类。侵入式接口需通过开颅手术将微电极阵列、脑深部电极植入皮层或深部核团，可直接记录单个神经元的动作电位或获取局部场电位，但同时面临着手术风险、免疫排异反应与电极长期稳定性等挑战。半侵入式接口将电极放置在颅骨内但不穿透脑组织，通常位于硬脑膜下、软脑膜上，在信号质量和安全性之间寻求平衡，创伤和风险较小；皮层脑电图是其典型代表，已广泛用于癫痫监测等领域，并逐渐用于言语解码、运动控制等方面。非侵入式接口则不需要手术，通过头皮表面的传感器采集脑电、脑磁信号；其中，脑电图最为常见，具有成本低、使用方便、无创伤等优势，虽分辨率较低，但在消费级应用中同样具有良好前景。

脑机接口的标志性成果

过去几年，脑机接口技术在多个应用领域取得了实质性进展，特别是在运动功能恢复、语言交流重建、闭环神经调控等方面不断出现高水平研究成果，部分案例已将实验演示推进到有限场景下的真实使用。

运动功能恢复展现了脑机接口最直观的应用价值。2023年5月，瑞士洛桑联邦理工学院和洛桑大学医院团队发布研究，通过植入式“电子桥梁”为一名脊髓损伤患者重建了大脑与脊髓之间的通信，使其恢复了站立、行走甚至是爬楼梯的能力。2024年1月，埃隆·马斯克创立的美国脑机接口公司Neuralink完成首例人体脑芯片植入，紧随其后清华大学与首都医科大学宣武医院团队公布了无线微创脑机接口临床试验成果。进入2025年，运动控制的精细度和复杂度都上了新台阶。Neuralink在1月展示的成果表明，受试者已能够通过意念控制机械臂书写单词，在数字控制向物理控制的转化进程中迈出了重要一步。加州大学旧金山分校团队在3月发布皮层脑电图接口应用成果，受试者可精准操控机械臂完成伸手和抓握等动作，进一步验证了高自由度长期控制的可行性。同期，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心和复旦大学附属华山医院团队开展了我国首例侵入式脑机接口前瞻性试验，受试者仅经过2至3周训练就能用意念操控电脑进行简单游戏。到了6月，Neuralink夏季进展发布会带来了令人震撼的场景，7名植入者平均每周使用时间约50小时，峰值超过100小时，他们不仅能够控制机械臂进行操作，有的还能完成联机游戏、邮件处理、绘图设计等复杂任务。

语言解码与表达重建让失语患者重获交流能力。2021年5月，斯坦福大学团队首次报告利用微电极阵列解码瘫痪患者“想象书写”信号实现每分钟90个字符的意念打字。2023年8月，两项发表在《自然》的研究进一步展示了不同技术路径的潜力：斯坦福大学团队让肌萎缩侧索硬化症患者达到62词/分钟的交流速度，而加州大学旧金山分校团队采用皮层脑电图技术，使脑干中风患者达到78词/分钟并同步驱动生成数字化表情。加州大学戴维斯分校在2024年8月将语言解码准确率提升至97%，创造了新的精度纪录。在实时性方面，2025年3月，加州大学伯克利分校和旧金山分校团队借助“脑—语音神经假体”帮助患者在思维形成后1秒内输出自然语音，实现了接近实时的意念语音转换；8月，斯坦福大学等团队发表在《细胞》上的研究成果指出，在重度构音障碍者中实现自定时内语句子的实时转译，并在特定策略下以98.8%的准确率有效防止了对私人内部思想的无意解码。在中文语境下，浙江大学团队于2024年4月发布成果，让患者做到了控制机械臂书写汉字，在线正确率达到96.2%；2025年1月，华山医院与脑虎科技合作实现了汉语实时解码的突破，患者仅在脑海中构思“2025新年快乐”，系统就成功解码并控制机械臂做出了心形手势。

闭环神经调控为重大脑疾病治疗带来全新路径。2021年10月，加州大学旧金山分校团队发表首例治疗抵抗性抑郁症的闭环深脑刺激研究，通过植入式装置实时监测病理信号并触发精准刺激，使患者症状得到显著缓解，开创了精神疾病个体化治疗新范式。2022年2月，宣武医院完成我国首例闭环神经刺激器植入帕金森病患者手术，该系统能同步采集并实时调节参数。上海交通大学附属瑞金医院在2023年4月发布研究成果，23位难治性抑郁症患者经过脑机接口神经调控治疗症状平均改善率超过60%。同年9月，埃默里大学等团队使用可记录电生理的深脑刺激设备治疗10例抑郁症患者，90%的受试者表现出显著临床反应，70%的受试者达到症状缓解。加州大学旧金山分校团队于2024年8月报告的慢性适应性深脑刺激与常规刺激的盲法随机试验结果表明，4名受试帕金森病患者的运动功能和生活质量得到了持续改善。

随着技术突破和应用场景的不断拓展以及商业力量的介入，脑机接口产业正迎来快速增长期。从市场规模来看，根据相关机构估算，我国脑机接口市场到2025年底的规模约为38亿元，并以接近20%的年增长率稳步扩大，而到2027年这一数字可能突破55亿元；放眼全球，脑机接口市场同样呈现强劲增长态势，2025年全球市场规模约为28亿美元，而到2030年有望超过65亿美元，复合年增长率预计在18%以上。在巨大市场潜力的驱动下，各类创新企业正加速技术产业化进程。Neuralink作为该领域的标志性企业备受业界瞩目，自2024年完成首例人体植入以来，迅速将临床试验拓展至多个国家，不仅在帮助患者恢复运动功能方面取得显著成果，还将技术应用延伸至言语交互和视觉重建等更多领域。在技术路径上，全球企业呈现多元化的发展态势。在国外，Synchron、Medtronic、Paradromics、Blackrock Neurotech等公司分别深耕经静脉介入电极、自适应闭环深脑刺激系统、高通道微电极阵列和完整BCI生态系统等差异化路线，加速形成多元技术格局。在国内，脑虎科技、博睿康、阶梯医疗等本土企业正通过与科研院所和医疗机构的紧密合作，在关键器件国产化和适应证拓展方面取得积极进展。

脑机接口发展所面临的多重挑战

在为现有进展感到欣喜的同时，我们亦需清醒认识到，当前的成功实践主要集中在严格筛选的患者群体和受控的临床环境中。从少数“明星案例”到大规模应用，脑机接口技术发展仍面临着不少挑战。

核心技术攻关面临瓶颈。一是植入材料与电极的性能优化面临约束，理想状态下需满足生物相容性、优良导电性和长期稳定性等要求，但现有情况往往难以同时兼顾，存在长期监测信号质量变差的短板；二是神经信号解码面临着“维度灾难”，随着电极通道数累加，神经信号传输、解码与实时性要求所带来的挑战愈发复杂，而当前算法仅能解析少部分神经活动模式，解码模型的泛化能力不足，且需要受试者长期训练和高度专注才能产生稳定信号，认知负荷过重影响实用性；三是多模态信息融合技术尚不成熟，单一类型的脑电信号往往不足以准确反映复杂的认知状态，而不同信号源的时空对准、特征提取和协同解析精确性仍待提升；四是能耗与散热存在权衡难题，提高信号采集密度和计算能力难免增加功耗，而植入式设备的安全要求限制了供能方式的选择，充电效率和散热管理仍待改进。

安全风险呈现系统性和长期性特征。一是生物相容性风险贯穿设备全生命周期，从植入手术的即时风险到长期留置引发的慢性炎症、神经退行等迟发性损伤，每个阶段都存在不确定性；二是信息安全威胁不容忽视，神经信号一旦被恶意获取或篡改，可能对个体认知功能和心理健康造成损害，而现有加密技术在体积受限的植入设备上难以充分部署；三是系统功能安全评估困难，脑机接口涉及材料、硬件、固件、软件、算法等多个层面，任何环节的故障都可能导致严重后果，而传统的医疗器械安全评估方法难以覆盖到位；四是心理安全影响深远，长期使用脑机接口可能改变使用者的自我认知、身份认同和社会关系，对此缺乏系统性研究和评估标准。

伦理治理面临多方面困境。一是医学伦理急需细化规范，如何在临床试验中评估和平衡获益与风险，如何解决受试者特别是对于认知功能受损患者群体的纳入标准和知情同意程序等问题，都需要更为明确的伦理规范；二是科研伦理治理有待加强，现有伦理委员会面对该领域项目时专业评估能力有限，跨机构合作中的伦理审查尺度不一；三是企业伦理监管仍显碎片化，目前对企业开展脑机接口研发、动物实验、人体试验等活动缺乏有效的监管，部分企业可能为追求技术突破而忽视伦理风险；四是数据使用伦理边界模糊，脑电数据的采集、存储、分析和共享涉及极其敏感的个人信息，但目前对于数据脱敏流程、使用范围、保存期限等关键问题缺乏明确规范。

政策体系和监管框架滞后于技术发展。一是行业标准体系待完善，脑机接口在信号采集规范、数据格式、算法验证、临床评价等方面缺乏统一标准；二是现行监管框架需要针对性完善，脑机接口兼具医疗器械和信息系统的双重属性，传统的医疗器械管理制度难以全面囊括其信息技术属性，信息安全规制体系又无法充分考虑其医疗风险；三是监管能力建设相对滞后，脑机接口的跨学科复杂性对监管人员提出了较高的专业要求，现有监管队伍在该领域的知识储备和技术审评能力尚存短板，事前审批模式难以适应技术快速迭代的特点；四是数据权利义务关系面临重构压力，脑数据的所有权归属、使用权限、收益分配等基本问题仍待明确；五是责任边界还不清晰，脑机接口涵盖硬件制造、软件算法、医疗服务等多个环节和主体，当出现不良事件时，举证过程、因果判定和损害救济标准有待细化。

产业生态尚处于初期阶段。一是专业人才匮乏，脑机接口需要神经科学、微电子、人工智能、临床医学、生物工程等多学科背景，复合型人才培养周期长、数量少；二是服务支撑体系尚不健全，专业的转化孵化、检测认证、临床试验等服务机构有待培育，难以提供从概念验证到产品上市的全流程支撑；三是产学研医协同不畅，基础研究、临床需求和产业化等不同环节存在脱节，科技成果转化率较低；四是知识产权保护面临特殊挑战，脑机接口技术涉及的神经信号解码算法、个性化训练模型、脑电特征数据等核心资产难以通过传统知识产权框架进行有效保护；五是投融资机制尚不成熟，资本市场对该产业缺乏科学估值体系，企业在不同发展阶段的资金链连续性不足，存在项目估值偏差。

促进脑机接口产业稳健发展

面对脑机接口发展的多重挑战，唯有构建前瞻性、系统性、适应性的支撑体系，在鼓励创新与防范风险之间找到最佳平衡点，才能推动这项前沿技术稳步健康发展。

强化长远规划与系统布局。一是在已有产业培育政策的基础上，将其进一步纳入“十五五”等中长期专项规划，明确基础研究、应用研究、产业化等不同阶段的重点任务，在不同领域形成差异化的技术发展和应用推广路径；二是建立持续稳定的支持机制，依托国家重点研发计划设立脑机接口科技创新专项和创新工程，围绕电极、芯片、算法、整机产品等部署重点研发任务；三是打造重点区域创新高地，鼓励地方政府出台配套政策，强化统筹协调，支持京津冀、长三角、粤港澳大湾区等有条件地区探索设立脑机接口创新中心和打造产业发展集聚区；四是深化国际科技合作交流，推动跨国界、跨地区联合研究项目，促进人才深度交流、技术共同研发和产业供需对接；五是建立动态评估与调整机制，定期开展技术发展态势分析和政策实施效果评估，根据技术演进、市场需求和行业态势等的变化，适时调整发展重点和支持方向。

推动技术突破与前沿创新。一是攻克核心硬件技术瓶颈，瞄准生物相容性材料、高密度柔性电极阵列、微型化封装壳体等关键硬件，推行“揭榜挂帅”等模式，组建产学研医创新联合体，开展组织化技术集中攻关，建立关键技术攻关进展的定期评估机制，对重大突破给予持续支持和资源倾斜；二是构建神经信号解码技术平台，建设高质量神经数据库和算法库，推动数据格式统一和接口互操作性，开发通用算法框架，重点突破自适应解码算法和迁移学习技术，探索更自然直观的编码范式，加快算法创新和迭代，降低使用者的学习成本和使用负担，提升人机交互的流畅性和稳定性；三是促进多模态信号处理技术发展，支持多源信号融合的基础研究和工程化开发，加强系统集成能力建设，推动构建标准化模块体系，提升系统精度和工程化转换效率；四是推进低功耗技术创新，支持无线能量传输、超低功耗芯片设计、动态功耗优化等技术研发，突破植入式设备的长期供能瓶颈；五是布局前沿基础研究，支持柔性可拉伸神经电子器件、光遗传学神经调控闭环系统、纳米级离子电子混合神经接口等探索性研究，储备原始创新能力。

加强安全保障与伦理治理。一是建立安全评价规范，制定植入材料生物相容性测试方法、长期植入安全性评价流程，构建覆盖硬件、软件、算法的全系统安全评估体系；二是强化信息安全防护能力，明确数据加密、访问控制、隐私保护等技术要求，支持轻量级加密算法、安全芯片等关键技术研发，建立安全漏洞发现和修复机制；三是健全风险监测和预警机制，开展用户适应性评估和行为干预研究，建立不良事件报告系统，构建多级风险预警体系，根据风险等级制定分层响应措施，制定故障诊断和应急处置预案，定期开展安全性再评价，保障使用者安全与健康；四是制定伦理规范和审查机制，完善脑机接口伦理指南，建立分级伦理审查制度，构建跨学科伦理专家库，吸纳多领域专家参与决策，对不同风险等级的项目实施差异化管理；五是推动伦理知识普及和社会参与，在相关专业课程中增加脑机接口伦理内容，深入开展科普宣传，建立社会监督机制，促进各界理解支持。

健全政策体系与监管框架。一是建立健全标准体系，推动制定脑机接口通用基础、测试方法、数据保护、安全要求等行业标准，鼓励龙头企业和科研机构参与国际标准制定；二是创新产品分类管理，在现有医疗器械分类目录中明确和细化相关条目，根据侵入程度、应用目的、风险等级实施差异化管理；三是创新审评审批机制，探索采用“滚动提交、分阶段审评”等方式，利用创新医疗器械特别审查及附条件批准等通道，建立早期介入指导机制，在研发阶段及时提供监管科学支持和合规性建议，在确保安全的前提下加快创新产品上市进程；四是实施全生命周期的动态监管模式，建立从立项研发、临床试验、注册审批、生产制造、上市使用到退市处置的管理闭环，强化真实世界数据收集和风险监测；五是完善数据管理政策，制定脑电数据采集、存储、使用的行业规范，探索实行分级分类管理，建立跨机构数据共享激励机制，促进数据合理流通和开发利用；六是建立应用推广激励模式，探索创新医疗技术的合理定价机制，发挥基本医保和商业健康保险等的支持作用，适时将临床急需且成熟可靠的脑机接口产品纳入支付范围，鼓励医疗机构开展脑机接口技术应用；七是明确责任边界与损害救济，建立医疗机构、设备厂商、技术服务商等多方主体的责任划分机制，完善知情同意、隐私保护、损害赔偿等权益保障规范。

完善产业生态与创新环境。一是强化人才培养和引进，支持高校设置脑机接口研究方向，实施产教融合培养模式，加快培养复合型人才，同时建立人才引进、评价和流动机制，将相关人才纳入各级人才计划支持范围；二是建设技术转化服务平台，打造脑机接口中试基地、专业孵化器、公共检测认证平台，为企业提供工艺验证、小批量试制、产品检测等公共技术服务，畅通从实验室样品到规模化生产的技术成熟度提升路径；三是强化产业链建设，围绕脑机芯片、生物材料、核心算法等关键环节培育一批专精特新企业，打造梯队企业矩阵，鼓励头部企业开放应用场景和供应链资源，带动中小企业协同发展，提升自主可控能力；四是完善知识产权保护，将符合条件的专利纳入优先审查范围，探索数据资产、算法模型等新型知识产权保护模式，优化技术转移转化激励机制；五是创新投融资支持政策，鼓励现有政府引导基金、产业投资基金关注脑机接口领域，完善各阶段的资金接续机制，引导社会资本投向早期研发和产业化项目。

脑机接口的发展，正在重新定义人与机器、与世界乃至与自身的关系，将人机融合推向全新阶段，有望成为连接人类智慧与无限可能的纽带，开创更加美好的未来。站在这个技术发展的重要关口，我们既要保持审慎与理性，也要以务实而积极的探索精神拥抱创新。正如神经科学先驱拉蒙·卡哈尔所言：“只要大脑的奥秘尚未大白于天下，宇宙将仍是一个谜。”解开这个谜题和拓展新的认知边界需要全世界的携手探寻，而我国应当也必将在这一进程中贡献更大的智慧和力量。

责任编辑：王梓辰

文章来源：http://www.71.cn/2025/1015/1274981.shtml