技术突破叠加政策推动脑机接口迈出产业化关键一步

作者: 付文

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3月12日,国家医保局发布《神经系统医疗服务价格项目立项指南(试行)》,为脑机接口新技术单独立项,设立了侵入式脑机接口植入费、取出费,非侵入式脑机接口适配费等项目,意味着脑机接口临床医疗通道的进一步打通。

早前1月,在上海复旦大学附属华山医院,一名女患者脑中想着“新年快乐”,意念被计算机捕捉并成功解码后发出指令,操纵机械手做出比心的动作。这是全世界第一个由意念完成的新年祝福,标志着国产原创侵入式柔性脑机接口技术的巨大突破。从国际上看,近期埃隆·马斯克旗下脑机接口公司Neuralink也宣布,已将脑机芯片植入第三名受试者体内,且运行状态良好,以往只存在于《黑客帝国》《阿凡达》等科幻电影中的脑机接口技术,正快速走进现实世界。

前瞻科技市场应用空间广阔

脑机接口又称BCI(brain-computer interfaces),通过在脑与外部设备之间建立通信和控制通道,用脑的生物电信号直接操控外部设备,或以外部刺激、调控大脑活动,从而增强、改善和延伸大脑功能。

作为一项极具前瞻性的技术,脑机接口与生物科技、计算机、芯片、大模型、虚拟现实等新兴产业关联紧密,在医疗与康复、智能驾驶、智能家居,甚至是军事等领域拥有广阔的发展空间。其中,医疗与康复是目前应用落地最明朗的方向。

据麦肯锡测算,全球脑机接口医疗应用的潜在市场规模在2030年至2040年有望达到400亿美元至1450亿美元。其中,以中枢神经系统疾病治疗为主的严肃医疗,潜在应用规模有望在2030年达到150亿美元、在2040年达到850亿美元;以情绪评估与干预为主的消费医疗,潜在应用规模有望在2030年达到250亿美元、在2040年达到600亿美元。

汉鼎智库数据显示,目前我国脑机接口设备的市场规模在十亿元级,约占全球市场总份额不足十分之一。未来到2040年,我国脑机接口行业综合市场规模有望超过1200亿元,CAGR约26%;直接市场规模(主要为设备)可能超过500亿元,CAGR达到21%。

综合来看,研究机构普遍对脑机接口的市场化前景给予了积极预期。

战略价值得到中美等国高度重视

脑机接口的前瞻性价值,以及对多个现代科技产业的牵引作用,得到美国等发达国家的高度重视。2013年以来,美国“大脑研究计划”、欧盟“人类脑计划”、日本Brain/MINDS计划相继出台。

脑机接口在国家竞争层面展现出巨大的战略价值,这同样得到我国顶层设计的认定。2024年,工信部、教育部、科学技术部等七部门发布《关于推动未来产业创新发展的实施意见》,将脑机接口明确列入十大标志性产品之一,要求按照“技术创新—前瞻识别—成果转化”的思路,推动前沿技术产业化,“突破脑机融合、类脑芯片、大脑计算神经模型等关键技术和核心器件,研制一批易用安全的脑机接口产品,鼓励探索在医疗康复、无人驾驶、虚拟现实等典型领域的应用”。同年,工信部部署“脑机接口标准化战略与实施路径”课题,推动脑机接口的产业化进程。

2025年以来,北京、上海等地市先后发布脑机接口产业发展方案,并提出明确时间表。如《加快北京市脑机接口创新发展行动方案(2025—2030年)》提出,到2027年,产出一批重大原创性成果,突破脑机接口电极、芯片、编解码算法等关键核心技术。《上海市脑机接口未来产业培育行动方案(2025—2030年)》提出,2027年前,上海要实现高质量脑控,半侵入式脑机接口产品在国内率先实现临床应用,侵入式脑机接口研发取得突破,脑机接口创新生态初步构建。

截至2024年底,我国脑机接口产业累计发明和实用新型专利数量2276项,历年申请数量整体呈现逐步增加态势。中国工程院院士顾晓松曾表示,中国是开展脑机接口科研项目最多的国家之一,科研产出规模大且增速快,中国企业发明专利申请占比超过全球一半。

上游芯片算法具有技术壁垒

在把握产业发展大趋势的同时,对于产业周期中期位置的判断更为重要。由于科技行业具有天然的高波动性,准确的时机判断能够显著提高二级市场的投资效果。

当前的脑机接口技术,已经经过了技术验证阶段,正在进入产业化早期,并有逐步加速的迹象。2023年,Neuralink获得了FDA批准的首个人体临床试验许可,标志着BCI技术在商业落地上迈出了重要一步。2024年,马斯克表示Neuralink的目标是到2026年植入1000个大脑芯片。“硬科技突破+软生态构建”的良好产业环境正在形成。

从技术路线看,脑机接口主要分为三类:非侵入式、半侵入式和侵入式。

非侵入式脑机接口不需要将电极植入大脑内部,只需要将电极附着在头皮上。目前医疗上广泛应用的脑电图,实际上就是一种非侵入方式获取脑电信号的技术。

半侵入式脑机接口需要将电极植入头皮下、贴合硬脑膜但不需要直接穿透大脑皮层。如脑皮层电图技术将电极放置在大脑皮层表面以采集大脑皮层电信号,常用于癫痫病灶定位和手术指导。

侵入式脑机接口是指通过开颅手术将电极植入大脑皮层,采集深层神经元的信号,并通过刺激大脑特定区域,以改善某些神经系统病症。

目前美国科技界主要采用侵入式和半侵入式技术路线,我国则以非侵入式为主。不同技术路线在信号精度、安全性等指标上各有优劣,适用于医疗、康复、娱乐等不同下游场景,产业中游主要是脑电采集平台和脑机接口设备,技术壁垒则集中在产业链上游的芯片和算法,决定了大脑信息的捕捉和解码能力。

例如某家在深圳上市的公司成功研发了65000通道双向脑机接口芯片,具有一次性植入、双向通道(既可以接收大脑信号,又可以发送信号刺激大脑)等优势,居于国际领先水平。该公司2023年与首都医科大学附属北京天坛医院签署战略合作协议,双方将以脑机接口应用于医疗为导向,在药物难治性癫痫、截瘫、偏瘫、植物人促醒、顽固性面瘫、失明、失聪等顽疾的诊疗上,以及术中监测设备、经颅骨给药装置等新型医疗器械研发等方向上开展合作。

对比看另一家上市公司以脑电大数据与脑电大模型为核心技术底座,面向脑科学和AI领域的基础前瞻领域,开展脑机接口解码算法与系统、非器质性脑疾病(例如癫痫、抑郁症、严重失眠等)的诊断和评估、大脑内在状态调控等方向的科学研究和产品开发,并持续推动研究成果商业化落地。目前,该公司实现了用脑机接口方式进行电子游戏操作。实时处理海量脑电信息,需要强大算力支持。

而另一家在科创板上市的公司作为云计算服务商,与某国内脑机技术头部企业共同参与了上海市2024年度“科技创新行动计划”脑机接口项目,开展“植入式言语合成脑机接口产品”的研究,公司提供该项目所需的云端资源,包括GPU算力、存储等核心资源和技术支持。

下游医疗、智能家居场景加速落地

下游落地场景方面,脑机接口的出现,为治疗渐冻症、脊髓损伤等运动障碍类疾病,癫痫、疼痛管理等神经系统疾病,以及抑郁症、强迫症等精神类疾病,提供了新的可能性。

赛道内某家在创业板上市的公司是国内以神经专科为特色,具有“医教研”一体化运营,“技术+服务”核心竞争力的民营医疗服务集团。该公司在诊疗中使用脑磁图、头皮脑电图、术中电生理、电极植入等技术,进行癫痫和帕金森病等功能神经疾病的诊断与病情监测,同时通过迷走神经刺激等技术方法用于治疗癫痫和帕金森病患者。

2024年,该公司与清华大学联合成立脑机精准医学联合研究中心,有利于进一步提升公司对脑部疾病发生机理的认知水平和诊疗技术水平。

智能家居是另一个当前已经较为明朗化的脑机接口落地场景。赛道内另一家在深圳主板上市的公司,主营智能控制部件、创新消费电子及汽车电子等产品,对外发布了消费级脑电波仪产品,并在北美和国内等市场上市。该产品可以记录大脑皮层微小电信号获悉用户神经元活动状态,用户通过该产品能够控制所关联的智能家居。

(作者系某头部公募医药行业研究员。文中个股仅为举例分析,不作买卖推荐。)

附表 脑机接口相关上市公司营收及利润情况一览

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数据来源:Wind,数据截至2024 年三季报