脑机接口是指不依赖外周神经和肌肉，由大脑完成控制命令输出的通信方式[1]。随着植入式脑机接口芯片技术的日益成熟，功能应用方面也逐渐拓展到各个领域，尤其在智慧医疗领域中，不仅是神经科学研究领域中反馈意识和潜意识的强大方法[2]，而且是能够帮助瘫痪患者实现与外界进行实质性交互的有效途径。目前在医学领域中，传统的医疗手段已经不能满足癫痫、渐冻症、脊髓损伤、瘫痪及抑郁症等疾病患者的需求[3]。为突破这一困境，医疗领域对具有实质性交互功能的脑机接口芯片技术需求增加，不断研发脑机接口芯片技术的功能，拓展其在智慧医疗领域中的应用范围。1国内外脑机接口芯片技术研究现状1.1国外研究现状Neuralink公司专注于植入式脑机接口设备研发，旨在通过手术向大脑中植入计算机芯片，将人类大脑和电子设备相连实现人类与人工智能共存。2019年首次推出了植入物的设计；2021年4月9日，该公司展示了一只成功采用侵入式脑机接口的猴子，能通过控制脑电波玩模拟乒乓球游戏，且脑中的设备不仅能够实时记录游戏过程中神经元放电的信息，还能自动学习，预判即将做出的反应动作[4]。2024年1月28日，该公司进行首例脑机接口芯片人体移植，植入者目前恢复良好。1.2我国研究现状20世纪90年代开始，我国陆续成立脑科学研究相关中心和实验室。为了推动脑科学与类脑智能技术的发展，2016年启动“中国脑计划”，其中发展潜力巨大的脑机接口技术扮演了关键角色；2017年成立类脑智能技术及应用国家工程实验室；2018年成立脑科学与类脑研究中心，推进了技术开发研究并取得进展。2024年，我国衷华脑机接口公司团队成功研发出6.5万通道、双向且植入方式为一次性植入的脑机接口芯片，能够增加处理的信息量，捕捉和解析精细的脑电信号，对实现更精准、更复杂的脑机交互具有至关重要的作用，刷新了国内纪录，站在了国际领先地位，对推动脑机接口领域的发展具有里程碑式的意义。2014年，浙江大学研究团队首次在四肢瘫痪的患者颅内植入介入式脑机接口，基于皮层脑电信号辅助患者实现使用意念控制机械手完成猜拳动作。2023年，南开团队完成全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验。同年，清华大学团队联合北京天坛医院团队，为高位截瘫患者植入了无线脑机接口，实现患者使用意念移动光标，标志着我国脑机接口技术迎来突破性进展。2脑机接口芯片在智慧医疗领域的应用2.1在肢体运动功能障碍领域中的应用在肢体运动障碍领域，脑机接口芯片的功能属性主要有辅助型和康复型。辅助型是指通过脑机接口芯片采集到患者的脑电信号，分析其运动意图，从而实现患者对外部设备的控制。例如，2022年美国约翰霍普金斯大学研究团队将脑机接口植入一名瘫痪患者的大脑，患者通过意念操纵机械双臂使用刀叉独立完成进食[5]。康复型是基于中枢神经系统的可塑性，通过重复性反馈刺激，加强神经元突触之间的联系，从而实现修复。2.2在精神疾病康复领域中的应用脑电信号可以提供更深层次的情感信息，通过算法及捕捉到的脑电信号实现对情绪的识别，辅助抑郁症等精神类疾病的研究，通过脑机接口的神经反馈训练进行相关辅助治疗。3脑机接口芯片在智慧医疗领域中的应用设想3.1智慧医疗领域植入式脑机接口芯片设计流程智慧医疗脑机接口芯片设计流程如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.012.F001图1智慧医疗脑机接口芯片设计流程脑机接口芯片材料的选取秉持新型生态材料原则，在满足功能要求的前提下，选用生物相容性、防腐蚀性、高延展性材料，再通过设计及制造完成脑机接口芯片，对其进行封装测试。3.2植入式脑电波智能语音输出芯片芯片具有数据储备仓和人工智能算法[6]，可以直接与大脑神经元连接，在没有行动能力及失语的患者大脑表层植入脑电波智能语音输出芯片，通过采集脑电信号，将信号解码合成语音输出，患者能够与外界快捷地沟通，自由地表达心声。3.3植入式语义辅助芯片植入式语义辅助芯片能够帮助不能精准识别他人言语意图的群体，通过捕获外部声音，感知外部环境，将识别到的声音结合当前语境进行语义翻译，将他人言语意图实时转换成信号传送至大脑，并根据数据储备仓和人工智能算法给出应对建议。3.4植入式视觉成像芯片视觉成像芯片利用凹凸透镜原理，能够帮助视觉障碍人士自动调节眼球焦距，清晰成像，实现真正的“隐形”眼镜，摆脱实体眼镜带来的不便。在光照下，如果人眼本身的调节能力无法承载光线的强度则会受到伤害，这种芯片能够自动调节人眼瞳孔来调节光通量，通过感知周围环境实现人眼保护；处于黑暗环境时，芯片能自动调成夜间模式。3.5植入式神经调节芯片当今社会，竞争压力过大导致情感障碍或神经症患者人数逐年递增。植入式自带药囊的神经调节芯片可以与神经系统连接，实时感知脑神经活动信号，根据患者自身情况传送信号、释放药物或刺激细胞，实现神经递质调节。针对失眠焦虑患者，植入式神经调节芯片能够传送助眠信号或释放药物至大脑皮层；针对抑郁症患者，可以通过信号转换编织美好梦境，促进多巴胺的分泌等。4植入式脑机接口芯片的应用风险4.1芯片自身隐患芯片植入比较容易，但芯片的电池和使用寿命有限，若芯片在植入者体内发生了损坏或偏移，精准取出难度很大，安全精准取出芯片是脑机接口芯片技术在医疗中普及应用惠及患者的前提。4.2内部环境隐患从医疗安全角度考虑，植入式脑机接口芯片通常被视为外来物被植入人体，植入者体内受到感染或被人体免疫系统排斥的风险显著增大。4.3外部环境隐患4.3.1隐私问题植入式脑机接口芯片可能会导致个人隐私的泄露、数据的滥用及身份的盗窃等，影响植入者个人权益或社会公平。例如，植入式脑机接口芯片可能被用来追踪、监控、分析或出售个人数据，可能被用来识别、定位、欺骗或威胁个人身份，从而危害个人健康甚至生命。4.3.2伦理争议植入式脑机接口芯片可能会引起人权、责任、所有权和监管等方面的伦理问题，挑战个人尊严、身份和自主性等。例如，可能导致个人或组织之间的责任分配不清进而产生纠纷，可能涉及个人或集体的所有权或控制权归属问题等。5对策建议5.1完善相关监管政策及法律法规监管部门应完善相关监管政策，修订有效的法律法规或伦理准则规范其生产、销售、使用和管理等，严厉打击侵害半导体芯片数据隐私安全的行为，保障半导体芯片数据隐私安全。5.2增设脑机接口技术研究相关专业为实现我国脑机接口芯片技术自主可控，突破半导体元器件难题，促进脑机接口芯片技术在各领域中普及应用，应注重相关教育和培训，如在高校增设脑机接口技术研究相关专业，培养相关专业人才；定期举办脑机接口芯片技术创新论坛培训活动等；开展基础性研究，建立新型半导体材料创新平台，设立材料重点研发项目及突破重点，创造一种具有防腐蚀性、高效能、高质量和低成本的国产新型半导体材料，采用微型电路设计，加入纳米级技术，兼顾功能性和安全性，实现材料从研发到量产等多环节协同发展。5.3使用永生绿色电池的定位器利用前沿技术在半导体芯片中增加使用永生绿色电池的定位器，电池采用能延长电池寿命的高延展性材料，可以将人体遇到的绿色能源如太阳能、风能转换成芯片中定位器的绿色电池能量。若能够实现植入式芯片的精准定位，可以在芯片植入后遇到偏移情况及时纠正或取出，避免医疗事故。6结语随着半导体芯片技术的不断进步和应用的不断拓展，脑机接口芯片技术被科技界认为是一种颠覆性技术，有望在智慧医疗领域中普及应用并发挥重要作用，但对于脑机接口芯片技术可能潜在的风险，应积极面对，提前做好应对方案，进一步发展脑机接口技术。