这种出现在科幻片中的次人床试“意念控制”在许多年前还只是天方夜谭。近些年来，体临随着神经科学与相关技术的验实不断突破，脑机接口（BCI）技术快速发展，现意“意念控制”开始照进现实。制还
大脑是即将启接口人体最复杂的器官，拥有1000多亿个神经元，动侵的首可形成100多万亿个神经元连接。入式BCI技术指的脑机念控是在大脑与外部设备之间建立通信和控制通道，将脑电信号（EEG）转换为控制指令，次人床试实现外部设备与大脑的体临信息交流。通过BCI技术可以帮助脑卒中(CVA)、脊髓损伤(SCI)、渐冻症(ALS)等因神经受损而失去行动或说话能力的人恢复与外界的交流，甚至恢复身体功能。
Paradromics公司致力于开发高数据速率的侵入性BCI技术，让具有严重连通性障碍的患者恢复与外界的交流和身体功能。
动脉网获悉，2023年5月18日，Paradromics的设备Connexus直接数据接口（Connexus DDI）获得了美国FDA突破性医疗器械认定，该设备可用于治疗不可逆转的衰弱性疾病。同时，Paradromics还获得了3300万美元的A轮融资，此轮融资由Prime Movers Lab领投。这笔新资金将用于启动Connexus DDI的首次人体临床试验。
结合微线阵列和犹他阵列，同时记录6万多个通道数据
BCI技术试图为计算机和大脑间的运行搭桥，但比起计算机的运行速度，神经元在大脑中的运行速度非常慢，几乎比计算机慢一百万倍。换句话说，大脑和外界之间真正顺畅的通信需要一个高带宽的连接。
强行提高大脑的运行速度显然是不可能实现的。一种可行的解决方法是：在短时间内读取更多的神经元，进而提高与计算机之间的数据传输效率。
较为先进的一种系统是犹他阵列（Utah Array），该系统是用于脑皮层内植入的电极阵列，一次可以在大脑中安装128个电极，定制多达1024个通道。犹他阵列已获得FDA的商业许可，被证明可以治疗中风患者和脊髓损伤患者。
Paradromics团队认为，在电极通道为百个、千个的时候已经具有如此良好的性能，如果电极通道更多，那性能或许可以更好。于是他们专门设计了Argo系统，Argo是迄今为止构建的通道数最高的体内神经记录系统。
Argo是微线阵列和犹他阵列的结合，由每平方厘米超过10000个通道的可植入微线电极阵列组成。微线电极是使用历史最悠久的电极，如果要在大规模记录中使用，需要解决将大量微线构成的电极阵列连接到放大器阵列的问题。
如下图，Argo微线的尖端直径小于200nm，蓝色部分为绝缘的氧化铝涂层，白色部分为去绝缘之后裸露的记录位点。使用牺牲涂层将绝缘的微线段增粗，然后将它们捆扎成一束，这束绝缘微线存在间隔距离，刚好垂直配合大型CMOS放大器阵列的平面。
Argo电极 图源：J Neural Eng
微线阵列的一个端面对接到背板上的放大器阵面上后，就形成了一个类似犹他阵列的记录装置。相较于犹他阵列，Argo的优势表现在较大的数据吞吐量上，可在32kHZ单通道采样率和12位的信号分辨率下，同时记录65536个通道数据。
信号传输速率达30Gbps，首次人体临床试验即将启动
基于Argo系统，Paradromics通过与大脑建立直接数据接口，设计了一种完全植入式装置——Connexus DDI。该装置是一个智能手机大小的微型模块，可以植入颅骨下方，包含一个256×256、总共65536根微丝的电极阵列，CMOS神经传感器阵列以及神经信号处理芯片。
Connexus DDI是一种辅助通信设备，主要由三个内部组件进行神经信号解码。皮层模块记录来自1600多个单个神经元的信号；颅骨枢纽为皮层模块供电并完成信号处理；皮下注射的无线发射器提供电源和安全、高带宽的数据传输，信号传输速率可达30Gbps。
Connexus DDI 图源：Paradromics官网
从应用场景来看，Connexus DDI最初是为脑卒中、脊髓损伤、渐冻症等严重运动障碍患者设计。这类患者中的大部分都有完整的、高度活跃的大脑，但可能很难与他人交流、使用计算机等。Connexus DDI可以将大脑信号实时转换为语音和动作，使患者恢复与外界的沟通和独立生活的能力。
Connexus DDI应用场景 图源：Paradromics官网
在产品上市之前，Paradromics还将继续打磨其形态以及探索更多临床应用场景，争取把所有芯片、传感器阵列和微丝电极阵列全部集成在1cm×1cm的芯片上，达到可植入设备的尺寸和性能要求。
目前，Paradromics正在进行动物安全试验，有望于2024年上半年启动Connexus DDI的首次人体临床试验。
获美国国防、硅谷华人投资，融资总金额超9000万美元
Paradromics成立于2015年，总部位于美国“硅丘”奥斯汀，Matt Angle是Paradromics的创始人兼首席执行官。Matt是海德堡大学神经科学博士，随后在斯坦福大学获得了材料科学博士后职位，专注于设计与细胞间进行连接和通信的纳米材料。
Matt Angle 图源：Paradromics官网
自成立以来，Paradromics已经募集了超过9000万美元的资金。2017年，Paradromics获得了1830万美元的特殊投资，这笔资金是由美国国防部高级研究计划局(DARPA)、美国国家卫生研究院(NIH)投出的公共资金。
Paradromics融资历史 数据来源：crunchbase
DARPA隶属于美国国防部，高度关注BCI技术的军事应用，主要对非侵入式和侵入式两类BCI技术领域进行长期投入。其中比较具有代表性的资助项目是对Paradromics投入的1830万美元，同一时期DARPA共斥资6500万美元资助了6家机构，Paradromics是唯一的一家商业公司。
但这并不意味着Paradromics可以随意支配这笔资金，他们必须要满足DARPA提出的一系列技术要求，比如植入脑内的设备在记录更多神经元的同时，不能超过硬币大小，且必须要把信号返还给大脑。
Paradromics的第一笔风险投资来自硅谷投资人——张璐，“中国人”、“年轻女性”、“斯坦福学霸”、“深科技投资”都是她身上的标签。她所领导的Fusion Fund主要投资深度科技领域的初创公司，管理基金规模超3亿美元、基金整体平均10倍回报。
政策驱动BCI发展，非侵入式占主导地位
据动脉橙《2022年脑机接口行业研究报告》数据显示，2020年全球BCI的市场规模达到14.6亿美元，预计到2027年市场规模达36亿美元，年复合增长率约为14%，行业市场规模大、增速快，BCI行业未来具有很大发展空间。
近年来，脑科学研究已经上升到国家科学发展战略层面，美国、欧盟、日本等多个国家和地区纷纷布局BCI，推出了针对BCI技术的研发计划和投资项目。在中国，BCI已经提升为省/直辖市发展战略地位，主要省/直辖市将BCI纳入五年规划。
中国各地脑机接口盘点 图源：动脉橙
BCI技术主要分三种，侵入式、非侵入式和介入式（半侵入式）。由于侵入式技术壁垒较高，市场上的企业以非侵入式为主导，占比超过60%。欧洲、日本和中国等主要关注的都是非侵入式BCI，而美国则以侵入式研究为主。
目前侵入式BCI产品尚处临床试验阶段，还未进入临床应用。国外Neuralink、BrainGate 、Blackrock Neurotech等企业都在加速进行BCI产品的临床试验。2023年5月26日，Neuralink宣布已获得FDA批准，将启动首次脑植入物人体临床研究。
国内除了博睿康、宁矩科技、脑虎科技等少数几家企业布局侵入式BCI，其他大多数企业专注于研究非侵入式BCI产品。
第三种介入式BCI创伤性较侵入式更小，信号质量较非侵入式更高。2023年5月4日南开大学宣布，全球首例非人灵长类动物介入式BCI试验在北京取得成功。这对推动脑科学领域研究具有重要意义。
虽然取得进展，但BCI技术本身仍有不少障碍要克服，要真正走到临床应用，还有一段漫漫的钻研之路。
(责任编辑：综合)