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在大脑表面采矿:ABILITY的全植入式脑机接口,如何用光学链路打开沟通窗口 |CyborgIN

在大脑表面采矿:ABILITY的全植入式脑机接口,如何用光学链路打开沟通窗口 |CyborgIN CyberDaily
2026-10-12
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导读:赛博格在路上

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“未来的人类,不再是生物的终点,而是进化的开端。”

《CyborgIN》:CyberDaily关于脑机接口-仿生义肢-赛博格的子栏目。



对于完全闭锁的人来说,大脑仍在运转,思绪仍在流动,可身体和声音都已经沉默。过去几十年,脑机接口(BCI)试图在这之间搭一座桥:把神经信号直接翻译成文字、光标移动,甚至未来的肢体控制。但真正能长期、安全、高保真地待在人体内的系统,始终稀缺。


2026年,一家从日内瓦Wyss Center孵化出来的瑞士公司ABILITY Neurotech,把这件事推进到了人体试验阶段。他们的路径不走扎进大脑皮层的路线,而是把高密度电极平铺在大脑表面,用极薄的全植入装置和激光光学链路,把原始神经数据以高带宽传出体外,再交给外部AI解码。


从实验室到公司


ABILITY的项目在Wyss Center内部已经跑了十年左右。Wyss Center是由瑞士慈善家Hansjörg Wyss资助的独立神经工程机构,首任主任是脑机接口领域的重要人物John Donoghue(BrainGate相关工作的先驱之一)。2014年前后,Donoghue在这里开始设计一套“理想形态”的全植入式高保真BCI;之后团队在羊和猴身上完成了预临床验证,并积累了与临床的合作经验。


2025年3月,这个项目正式分拆为独立公司ABILITY Neurotech,累计投入大约五千万美元。CEO是Rotem Kopel,她拥有EPFL神经科学与电气工程博士学位,此前在电信行业和神经科技非营利组织工作。公司目标很明确:做出一套面向临床的全植入系统,先解决严重瘫痪患者(尤其是ALS渐冻症导致的沟通障碍)的沟通与设备控制问题,而不是急于追求“增强”用途。


Wyss中心此前还有一个重要案例,一位完全闭锁的ALS患者,通过植入电极在家庭环境中维持了两年以上的是/否沟通。这项工作发表在《Nature Communications》上,直接为ABILITY的设计提供了经验——长期稳定性比单次实验室里的高信噪比更关键。


电极为什么放在表面


多数公众印象里的BCI,是像Neuralink那样用细针扎进皮层,记录单个或少数神经元的动作电位。这种穿透式电极空间分辨率高,但带来两个现实问题:一是急性损伤和后续的胶质瘢痕,免疫反应会在电极周围形成屏障;二是信号随时间衰减,早期记录很好,几个月到几年后往往明显下降。


ABILITY选择的是电生理中更成熟的皮层表面脑电图(ECoG)。电极阵列不刺入脑组织,而是贴在皮层表面。第一临床配置使用128通道高密度ECoG,每通道采样率达到每秒30000次。这样既能捕捉高频活动(包括与言语和运动相关的高伽马成分),又能覆盖更广的皮层网络,而不是只盯着极小区域。




Kopel曾解释,大脑更多是网络协作,而非孤立点位。表面记录虽然单点精度不如穿透式,但长期稳定性更好、组织损伤更小,也更容易通过监管对“安全”的要求。对于需要在体内工作十年以上的植入物,这是更现实的权衡。装置本身厚度控制在5毫米以内,可以放在颅骨上、头皮下,手术时通过较小的骨窗或钻孔放置电极,皮肤闭合后从外面几乎看不见。相比需要在颅骨上做更大开窗或把设备放在胸部的方案,这种形态更接近日常佩戴的可行性。



没有电池,靠光传数据


全植入、无电池,是ABILITY反复强调的设计原则。内部不放电池,是为了避免数年一次的更换手术,也降低感染和机械故障风险。电力通过外部头戴式设备的感应线圈无线供能。


真正的瓶颈在数据带宽。128通道 × 30000采样/秒,产生的是海量原始神经数据。传统蓝牙或射频链路带宽有限,通常需要在植入端先降采样或压缩,才能传出去。ABILITY选择不这么做:他们用专有的激光/红外光学链路,直接穿过完整头皮,以最高约50 Mbps的速度把无损原始数据传给外部设备。外部再做解码和AI处理。


Kopel的比喻很直接:别人传1比特的时候,他们可以传50比特。保留完整原始数据,意味着外部算法可以灵活提取不同特征,也可以随着模型进步持续改进,而不被早期压缩策略锁死。光学窗口必须穿过钛合金密封壳体(激光过不了金属),同时保持长期气密和生物相容性;感应供电还要控制发热,不能伤到邻近脑组织。这些都是Class III医疗器械里极其具体的工程问题,公司自己没有全套制造能力,必须找到能处理高密度密封馈通、光学窗口、射频/感应和精密封装的合作方。


整个系统还要应对现实中的力学环境:人会撞到头,脑组织本身会有微小振动,十年时间里导线和电子元件必须可靠。团队为此自建了冲击与长期力学测试平台,之后才进入动物实验,最终走到2026年的人体阶段。



2026年的临床节奏


2026年7月,ABILITY在慕尼黑工业大学伊萨尔河右岸医院神经外科完成了首次术中人体测试。患者在进行脑肿瘤手术时,装置记录约20–30分钟神经信号,最多纳入5名患者。初期在全麻下验证整套信号链(延迟、功耗、信号清洁度),后续阶段扩展到清醒患者执行言语和运动任务。这一步主要是验证真实手术环境下的信号采集质量,而非治疗效果。


更关键的是慢性植入试验。2026年5月,荷兰医学研究伦理委员会NedMec批准了IMDD,允许在ALS患者中开展首次长期植入研究。计划于2026年第四季度在乌得勒支大学医学中心(UMC Utrecht)和格拉茨工业大学(TU Graz)启动,属于INTRECOM联盟(还包括CorTec等)。目标是评估作为家庭使用系统的安全性与性能:患者在家中训练,用脑信号控制电脑、生成文字,并尝试实时言语解码。


这还只是早期临床,距离获批上市和大规模应用仍有距离。但术中数据已经用来对照实验室仿真,验证延迟和功耗是否符合预期。对一家2025年才独立的公司来说,这是从实验室走向监管路径的必要一步。


它实际解决什么


短期最明确的用途,是为严重运动和言语障碍患者恢复沟通与环境控制。ALS、脑干卒中、高位脊髓损伤导致的闭锁状态里,患者意识清醒却几乎无法自主表达。现有辅助技术往往依赖残余运动(眼动、微小肌肉),对完全闭锁者帮助有限。BCI如果能在家庭环境稳定工作,可以把“想说的话”或“想移动光标”直接翻译出来,降低照护负担,也让患者重新参与日常决策。


中期,同一套高带宽原始数据平台也可以支持运动意图解码,用于控制外骨骼、轮椅或假肢,甚至探索神经调控应用。长期来看,Kopel等人认为,一旦安全性和有效性被临床充分验证,这类植入物有可能像心脏起搏器一样变得相对常规--但目前仍主要面向有明确医学需求的人群,而非健康人的增强。


另一个常被低估的价值是数据本身。高密度、高采样率、长期的皮层表面记录,在真实生活场景中持续积累,会形成目前实验室里难以获得的神经活动数据集。这些数据既服务于个体解码算法的自适应优化,也能反哺基础神经科学和对神经疾病机制的理解,间接影响药物研发或新治疗靶点的发现。


工程之外的现实


BCI领域这几年热度很高,美国有Neuralink的穿透式方案,也有Synchron的血管内电极,欧洲和亚洲还有其他表面或半侵入路线。ABILITY的差异化集中在三点:表面ECoG优先长期稳定性、全植入无电池形态、以及光学链路带来的原始数据带宽。这不是“更好或更差”的简单对比,而是不同技术路线在安全性、信号保真度、手术负担和可扩展性之间的取舍。


制造和供应链同样决定能否从原型走向产品。密封、光学窗口、感应线圈、电极阵列、外部可穿戴和AI软件栈,每一块都需要不同专业团队。小公司必须依赖外部合作伙伴,这也意味着质量控制、监管文档和长期可靠性验证的工作量极大。


Kopel曾用采矿来形容这件事:脑里有信息的“金矿”,但真正难的是建矿、挖矿并安全运出来。ABILITY目前扮演的是采矿公司的角色,把高保真神经数据从体内稳定取出,交给外部算法处理。2026年的术中测试和即将开始的慢性试验,只是这条路上的验证节点。


对大多数读者而言,这类技术短期内不会改变日常生活。但对那些已经失去几乎所有自主运动和言语能力的人,它提供的是重新与外界建立连接的可能。从日内瓦实验室到慕尼黑手术室,再到即将在荷兰和奥地利开始的长期随访,这条路径的每一步都仍在证明:把计算机安全地放在头皮下,并让它十年可靠工作,本身就是一项极难的工程与制造挑战。进展是真实的,但距离像起搏器一样普及,仍需要更多患者、更长时间的数据和持续的工程迭代。





后记

赛博格是一个身份,也是人类迈向后人类、超人类的显现,但现在目标价值是,人们通过接入脑机接口、仿生义肢、外骨骼、植入物,得以恢复正常的活动能力、增强自身,从“牢笼”解放出来,去体验广阔的生活,实现自我。





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「未来已来,只是分布不均匀」AI 人形机器人·仿生义肢·脑机接口·赛博格·未来城市
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