非侵入式脑机接口创业:如何“读”脑、“写”脑,以及如何商业化?

这个巨头纷纷涌入的赛道,刚需场景在哪?付费方又是谁?

过去三年,脑机接口从科幻电影走进了现实。

2023 年 5 月,马斯克的Neuralink拿到美国FDA的临床批件。此后,它在多场发布会上展示了脑机在运动控制方面的进展,例如患者用意念操控鼠标、轮椅等设备;Meta、Amazon等科技巨头,也以不同的方式相继入局;洛桑的研究团队则通过脑机接口技术治疗,让高位截瘫患者重新获得了行走能力。

在中国,与脑机有关的临床在快速推进,脑机接口还被列入"十五五"规划的未来产业。

热闹之下,人们的期待值也被层层拉高:意念打字、解读梦境,乃至数字永生……

然而,脑机接口要回答的仍然是两个朴素的问题:能不能读懂大脑,能不能准确地干预它。而目前临床上应用最多的,其实是不往脑子里植入电极的非侵入式方案。

本期产业观察,峰瑞资本投资副总裁谢达对话两位非侵入式脑机接口方向的创业者:昆迈医疗创始人、CEO 盛经纬,和穹顶科技创始人、CEO 李龙。

他们有不少共同点:都出身高校实验室,博士毕业后短暂做过科研,也都在脑机接口还不热的时候就入局。不同点在于,一个侧重"读脑",一个侧重"写脑"。盛经纬是北京大学医学物理博士,物理背景出身,用量子传感技术做无液氦脑磁图,在颅骨外捕捉大脑的磁信号;李龙是西安交通大学生物医学工程博士,团队专注于时间干涉(TI)刺激技术,通过体外电极干涉的方式无创干预大脑深部核团,以替代传统需要开颅植入的有创脑起搏器。

在本期对话里,他们聊到了如下话题:

以下为对话正文,希望能给大家带来不一样的角度和启发。欢迎移步小宇宙APP或Apple Podcasts,搜索并订阅「高能量」收听完整的访谈实录。

谢达:峰瑞关注脑科学很多年了,2019年投了优脑银河,2022年投了昆迈医疗和穹顶科技。先请两位介绍一下自己。

盛经纬:我是昆迈医疗的创始人、CEO盛经纬。在北京大学读完医学物理博士之后,我有个短暂的科研过渡,然后开始创业。昆迈探测大脑神经活动产生的磁场,也就是脑磁图,来对神经信号进行推演和成像。

我们想克服颅骨对电信号的屏障,在无创前提下获得更高保真的信息,更清晰地反映大脑的动态和功能变化。我们用的是一种叫OPM的量子传感器件,不依赖液氦也能做到非常精准的磁探测。现在已在一些医院和高校装机。

李龙:我是穹顶科技创始人、CEO李龙。我的经历和盛博很像,先是在西安交通大学读生物医学工程博士,博士毕业后做了一段时间科研,2019年,我依托研究所在探索的时间干涉(TI)刺激技术,成立了公司。

我们想解决现有神经调控技术"打不深、打不准、打不好"的问题。TI是用两束高频波做干涉,在传播路径上不影响大脑中浅部的神经元,只影响选中的特定核团,相当于用"隔山打牛"的方式激活大脑。因为临床效果非常接近脑起搏器,所以TI技术被称为"无创脑起搏器",现在在帕金森、特发性震颤和一些精神疾病上都有明确的应用。

谢达:2023年Neuralink拿到FDA临床批件后,脑机接口才真正热起来,人们开始意识到它不再只是科幻电影里的概念。两位入局都在这个里程碑之前,当时为什么创业?

李龙:那时候脑机接口还没被临床认可,我们看到的需求是治病。团队以前做有创脑起搏器(DBS),全国大概180万帕金森患者,最终装机的不到 1%,这两年也就一点几。核心原因有两点:一是很多人难以接受有创技术的安全性风险;二是费用,单例的有创植入非常昂贵,患者自付一般在 10 万到30万之间。2016、2017年左右我们发现 TI 能达到类似脑起搏器的功能,就认为它有非常大的潜力。

盛经纬:我和李博一样,是从高校实验室走出来的创业者,对自己做的技术多少有一份执念和痴迷。2013年,我还在读博的时候,实验室刚进了一台磁共振设备,我是第一个在上面做脑功能成像的受试者,看到自己动手时大脑被"点亮",十几年过去了还心潮澎湃。

我们创业的核心动机,一个是底层技术的突破:物理学界出现了不依赖液氦、更灵敏的新一代量子磁探测技术,这些技术逐渐变得可工程化。另一个是行业背景的烘托。我看过很多脑磁结果,但我们中国团队自己做的探测器第一次探到我自己的脑磁时,我还是非常激动。

谢达:过去这5年,哪些发展不如你想象的快,哪些被加速了?

李龙:工程在实验室里可以迭代得非常快,但脑机接口是工程和临床的深度结合,考虑到安全、伦理,整体迭代没那么快,数据也只能一例一例地积累。人脑结构虽然相似,但个性化问题仍然存在,靶点、闭环调控参数都要微调。当我们手上只有一两千例数据时,哪怕是同一种疾病,每遇到一个病人都像在面临新挑战;只有等数据积累到 1 万例以上,才总结出规律,形成一个比较通用的模板,再去其他临床中心推行。

盛经纬:如果以产品获批、拿到注册证为里程碑,进度是顺利的。这主要得益于中国完善的制造供应链、丰厚的临床条件和监管对创新的支持态度。比较困难的是,创业之前不知道卖设备这么难。让医生接受一个新技术再规模化应用起来,客观上需要一个过程;产品好,也不一定卖得出去。这是拿到注册证开始做商业化这两年,我和团队面临的很大挑战。

谢达:这 5 年脑机赛道长出了很多热点,哪些已经产生了不可逆的质变,哪些还在路上?

李龙:这两年最难的,是教育市场。脑机接口的星辰大海是未来用在健康人身上,但初级阶段一定是治病。最终它会被归为强监管的医疗器械,不能太激进,也不能太保守。产品打磨要让医生和患者都明显受益,技术迭代不是通道数从 16、32、64 无限往上加就更好。我们甚至有过"回退"。最早精度能做到三四毫米,有二十几个通道,但医生不爱用,佩戴适配要半小时,后面还有一堆门诊病人排着队;患者也受不了,治疗只有 20 分钟,戴设备却要半小时。现在我们是用 4 通道、6 通道,虽然精度降低了,但适配时间降到 5 分钟以内。还是得看场景,不是越精准、越深就越好。

盛经纬:我觉得技术发展几乎是线性的,这 5 年没有出现重大跳变。最大的推动来自马斯克的Neuralink。它的一些试验,我们最早看觉得not a big deal,实验室很早就有相关论文发表,虽然有点像旧菜被炒热了,但有更笃定、有资金的人把它往前推了一步,让脑机接口走到了大众愿意相信的方向上。真正的质变在一些案例上,比如洛桑的研究团队让高位截瘫的人经过脑机接口闭环治疗,从0到1地重新走路。这对大众认知是一个不可逆的推动。

谢达: 除了Neuralink,Meta等巨头、Amazon的创始人也投资了脑机接口公司。巨头为什么都涌入了?

盛经纬:说点猜想。巨头未必是以求索大脑为目标,而更多是围绕自身业务:马斯克有移民火星的梦想,也在做机器人,如果要让机器人服务于人,机器人需要大脑,人和具身之间可能也要通过脑机接口link起来。Meta则可能想做神经键盘、神经接入,形成新的交互媒介。

李龙:我以一个比较俗的视角来回答。脑机接口在短时间内是一个不可证伪的命题,起码不会像早期的元宇宙那样被快速证伪。脑机接口要解决的终极问题是:什么是意识?如果意识被解决了,我是不是可以永生,是不是就不用移民火星了?意识是否可以被复制、可以被存储?这个想象空间非常大,短时间又无法证伪,它就有价值。这不是否定,这个过程中会诞生很多有用的技术和公司。

盛经纬:这恰恰是中国工业界稍微缺失的,也就是能带领大家有更远大憧憬的引领者。经常有人问,脑机接口什么时候实现数字永生?我的回答是,它跟人类移民火星一样遥远,或者一样近。马斯克要移民火星,第一步先做商业航天。数字永生可能遥不可及,但不影响我们先解决对大脑的认知和脑疾病的治疗。

谢达:大家常说非侵入式更容易被患者接受、更容易落地。但有个说法很形象:非侵入式像在体育场外听球赛,天然噪音大、信息丢失多。现在非侵入式读取大脑信号的质量和效率,做到了什么程度?

盛经纬:无论侵入还是非侵入,都是通过声、光、电、磁测量神经活动。最直接的是通过脑电来看神经元的放电,已有100多年历史,尽管颅骨是个很大的屏障,它仍是应用最广的无创采集技术。脑磁和脑电是同源的,本质上看的还是电,但颅骨、脑脊液等组织的磁导率几乎一样,大脑的磁场信号可以像雷达一样近乎直线传播,保真度高很多。

今年年中传得比较广的,是 Meta AI 团队用脑磁训练一批西班牙语受试者打字,正确率能达到接近80%,接近很多有创植入重建语言的水平。这是很积极的信号:不打开大脑,借助数据和 AI,在一些场景也能接近侵入式对大脑的解析。

谢达:但我们收集到的大脑信号,和人看到的、想到的有本质不同。两者之间能划等号吗?

盛经纬:至少当下没办法划等号,但这是整个行业努力的方向。我是物理背景,听认知科学的课时了解到它有三个元素:brain大脑、behavior行为、mind心智。心理学家做行为试验,是在测量行为;今天我们用仪器测量大脑,本质上都是通过测量信号来推测心智。我认为当下的机会在于人工智能。大脑和心智之间本身就是某种函数关系,随着数据利用效率和模型的发展,既然能测量大脑,我认为一定程度上也能测量心智。

李龙:我的视角不一样,我们是读脑技术的用户,我们的需求非常高。比如拿三类证,要向药监局回答用无创技术怎么到达大脑中的那个核团,这时就要用有创脑接口。国内外的各种脑接口电极,我们基本都买过。

谢达:深度用户。

李龙:对。有创的信号质量肯定更好,但更适合动物试验或已经开颅的患者,短时间内很难用到我们绝大部分患者身上。

我也看好AI这两年的发展。我读博时是用 MATLAB 编程、用固定公式去"套"大脑,现在 AI 完全不是这个逻辑。我们可以把需求定得可达到,比如只要求患者治疗后大脑活动趋近正常人,先不去考虑他在想什么。这样的目标,现有AI技术两三年内就可能实现。

谢达:资本的热度在侵入式,但临床上用的大部分是非侵入式,有统计说 85% 是非侵入式产品,真正植入大脑的可能不到 10%。我访谈过的一些医生也说,能接受开颅风险的患者有限。两者未来会怎样共存?

盛经纬:侵入和非侵入不冲突,场景不太重合。我们做的是非侵入式,但我认为侵入式是验证大脑、尤其个体特定功能最宝贵的数据。但侵入式的人群比较窄,是需要开颅的,或高位截瘫、渐冻症等严重失能的患者;而很广泛的精神疾病,伦理上几乎不允许开颅,只能依赖非侵入式。

非侵入式的一大优势是数据的可获取性、可积累性和全脑性。侵入式想看得细、看得精,必然看不全,哪怕几万个电极,也只植入特定区域。而很多非侵入式技术能获得全脑级的信号,大脑的很多高级行为又几乎是全脑协同的。充分挖掘全脑数据,再用侵入式的典型记录去验证、学习,这是非侵入式的机会。

李龙:我也不认为存在路线之争。同一种疾病,用户可以做开颅手术,也可以觉得风险高,用无创达到 80% 的疗效,这是用户的权利。

就像谢博的比喻,进球了,场外也知道,因为有欢呼声;在场内能看清射门是左上角还是右上角。只想知道有没有进球,场外就够了;想知道谁进的、怎么进的,场内就很重要。成本也不同,场外免费,进场总得买票。

两者也会相辅相成。无创会采集到更多不同人的数据,而有创能在单人身上积累上千小时的数据。脑科学研究可能需要千人、万人、每人上千小时,现阶段有创很难做到。有创精细采集的结果能不能通过无创的方式来泛化?我不知道,也许AI会加速。正因为还不确定,现在是最有趣的时代。

谢达:这也是Neuralink和Precision两家公司的不同路线:一个是个体长期植入,记录一个人成千上万小时的大脑信号;一个是在必须开颅的患者的手术窗口内植入、结束就撤出电极,强调覆盖更多的个体。

谢达:TI 作为疗法可以分三个阶段:一是指哪打哪,真正刺激到目标脑区;二是神经元确实响应电场;三是在行为学上改善疾病。TI 走到了哪一步?

李龙:这就是国家药监局在问我们的问题。指哪打哪,我们用开颅的猴子或开颅的患者可以证明了打到了特定核团。接下来还要证明打到之后确实产生了影响,单靠无创我们回答不了这个问题,我们就用有创电极观测神经元在 TI 刺激后的放电。

调控一定要有非常显著的临床效果才能被认可,关键是找到适合自己的适应症。如果某个疾病用超声、电、磁都能治,且疗效差不多,最后比的是谁成本更低;如果声和磁都是60分,电能做到90分,电在这个适应症上就有了定价权。这比单纯讨论谁的技术更好更重要。

除了治病,健康人的需求也很多,看怎么去找。我本人是深度的减肥体验者,司美格鲁肽、替尔泊肽全都试过,效果很明显,但我坚持不下来:副作用是恶心,其他兴趣都被抑制,整个人有点emo。我就想有没有代价更小的方式,比如通过调控大脑来减肥。

谢达:相当于从治疗临床的疾病,走向大众的功能改善。我们早年看神经调控,看重无创安全、高精度和全脑多靶点联合调控;现在大家更多转向务实、贴近临床的方向,比如检测调控闭环、个性化靶点。这是热点带来的,还是技术积累到了?

李龙:我觉得是技术逐渐演进到了这一步。在 TI 和超声之前,主流调控技术是经颅磁,打得不够深、不够准,但已经解决了临床很多问题,一年可能大几千台的出货量。比如有些家长在中考、高考前会带孩子去做这种调控,缓解焦虑紧张,可能疗效是个 60 分。现在有了更深、更准的技术,加上能采集个性化数据,可以明确焦虑情绪出现在哪个核团,效果也许能做到 90 分。60 分和 90 分,都是挺好的方法。

谢达:但个性化的另一面是监管,药监部门会要求疗法里有些东西是固定的、明确的。

李龙:现在还没有第一张真正的无创三类脑机接口证,就是因为要求用脑机接口的方式实现闭环、达到更优疗效。这本身很难。以前的调控或吃药,打个夸张的比方相当于扔核弹,整个城市夷为平地,效果显而易见。闭环相当于精确制导,精准摧毁一栋建筑。难点在于,只比眼下的疗效,精确制导并不会比扔核弹更好;可新疗法要拿证,疗效必须优于、至少等同于原有疗法。这也是我们和监管反复沟通的问题。

谢达:侵入式有个不断被强化的商业逻辑:患者需求非常刚性(如严重瘫痪、渐冻症),愿意承担风险和费用。非侵入式有没有真正不可替代的刚需场景?

盛经纬:场景不明确,可能是非侵入式当下的软肋:似乎什么都能干,但又不是那么不可替代。可以明确的是,受开颅限制的都是非侵入式的场景,尤其是精神疾病的诊疗、干预和评估。但强监管限制了它的应用面,因为只要明确指向某个精神疾病的医疗器械,哪怕是非侵入的,也要按三类注册。另一个极端是市面上成千上万个娱乐性的消费级头环,就一两个干电极,戴上像个紧箍咒,似乎就有了通天的能力,其实只能算半娱乐。于是行业找到了一个中间的平衡:既是医疗,又要严肃,带火了康复这个传统行业。但康复效果究竟来自脑机接口,还是同步进行的传统康复,还需要摸清楚。

李龙:从技术到商业闭环,其实得益于不同领域相互促进。以抑郁症为例,以前只有药物(所谓六朵金花),医生做个量表、开药就结束了,不需要精细的脑功能影像。有了超声、TI这样的调控手段,才需要结构像和功能像的数据去做精准调控;而调控离开采集也无法施展,连打哪、怎么到那儿都不知道。现在精神专科医院和医院的心身科,都配有脑磁、磁共振、脑电设备。

谢达:这 5 年,付费客户有什么变化?

李龙:穹顶的付费客户的画像变化很明显:最早是高校科研用户,然后是头部医院的科研用户,现在是真正的医院科室采购。如今付费客户回到了最基本的商业逻辑:既要为患者解决疗效问题,也要为医院降低人力成本,设备买回来还要能回款、能挣钱;对医保来说,还希望它比持续吃药或做手术更能控费。

盛经纬:我们的付费客户基本还是大B端,因为脑磁是医疗大设备,非常昂贵。

李龙:我们两家的设备在医院是联合使用的,穹顶也在逐渐成为付费方。拿三类证需要大量数据,比如 2000 个人、每人 3 小时以上的脑磁数据,我自己买台脑磁、拉人来采,既不经济也没效率,不如和医院在合规脱敏的数据层面合作,或者付费给昆迈这样做"基建"的平台。只要我们能证明效果优于非闭环调控,拿到三类证,收益就足够大。我们已经在和脑电大模型公司以及有成规模磁共振数据的医院合作。

谢达:当更多患者个体被植入脑机接口,会带来更多数据、更好的模型和产品效果,进而赢得更多患者。这个数据飞轮目前被验证了多少,哪里仍是挑战?

盛经纬:理论上很顺畅,但目前还行不通。一是相比自然语言,脑数据还很稀缺;二是标准化不够,不同模态、来源的数据差异很大。脑数据非常 noisy,有人说得比较尖锐:garbage in,garbage out,光有量是不够的。下一个机会是用 AI 大模型来有效挖掘数据,让数据更可用。所以,飞轮会转起来,前提是有足够多的积累、对数据进行标准化,得到大量干净的数据。

如何获得更干净的数据,本身就是行业最底层的机会。只做医疗器械硬件,受到的限制可能会越来越大。这迫使我们思考,如何从医疗器械公司变成解决方案公司,建立数据和模型的壁垒。

李龙:穹顶是数据飞轮的受益方。单纯在硬件设备领先,壁垒是有限的,或许 3 年、5 年,因为中国产业链的复制与迭代能力非常强。所以,这几年我们没有只盯着营收,客户愿意把数据给我们,我们可以让渡一部分商业利益,因为数据会越来越重要。

谢达:不过,行业内还没有一个公认的模型架构,能适配不同模态的脑数据。一边是脑机接口很热,另一边是我们对大脑的理解仍处在早期,所以脑机的落地主要集中在运动康复。之前的语言脑机接口,解码的其实是说话所需的发声运动指令,本质上还是运动解码。要拓展到感觉、意识、逻辑推理这些大脑的高级认知功能,现有的模型和算法够用吗?

盛经纬:理性来说都有挑战。从测量大脑到计算大脑,中间的gap一是数据,二是以计算神经科学为基础的模型化和抽象化。我和一些计算神经科学家交流,听到一个有意思的观点:人的心智没有想象中那么复杂。优秀的心理咨询师不用特别先进的工具,聊聊天就能引导人解决问题。经过抽象化,大脑的高级认知或许可以转化成近似分类的问题,这是有希望的,但这条路有多远还不知道。而且推测高级认知需要看得全,而不是看得太细,这恰恰是非侵入式的优势。

谢达:调控可以理解为对大脑状态的扰动。能不能建立一个从 A 状态到 B 状态的迁移模型?

李龙:这是我们想做的。我们自己也在做超声,就是想知道 TI 和超声打到同一个核团,数据扰动有什么不同。我们在做一个 1000 人、每人 1000 小时量级数据的项目,扰动方式包括声、光、电和磁,预计 8 到 9 个月拿到全部数据。前期预实验已经能看出扰动和不扰动有明显差异;不同手段有没有差异,要做完才知道。

至于意识,我只能非常感性地回答:它可能是量变到质变,到了某个节点,砰一下就解决了,而不是按一个精细的计划一步步走到终点。我的乐观来自我的信念,我的悲观来自我采集到的数据。

谢达:如果未来真的形成"读取大脑—理解信号—进行干预—观察反馈"的完整闭环,最终价值会掌握在谁手里?

李龙:我不太认同会有一家公司或一个环节成为链主。一路追下去,无数个点都会被认为是卡脖子的,就像芯片,各个环节都是价值锚点。比方说,这是一个木桶,有任何一块短板都装不了太多水。未来脑机赛道可能是多元化竞争,有人做炫技的,有人做落地的,各块木板都达标,广泛应用的节点才会到来。

盛经纬:这个问题谈之尚早。终局上,要看谁能真的做成闭环。但现阶段的主角,是掌握数据入口、拥有先进传感器和电极的公司。

谢达:在脑机这个方向,中美的格局会怎样?中国在哪个环节更有优势?

李龙:我们在国内外都做过临床。虽然严肃医疗面临强监管,但国内对脑机接口的支持力度是比较大的。在国内开一个新适应症、做新靶点验证,两三个月能做完伦理;在英国或美国加州,至少需要两年。这意味着在中国做,能比美国早两年拿到更多数据,再叠加迭代速度,优势很明显。

盛经纬:同意。中国的临床资源、数据产出和供应链也都有优势。我们刚开始创业时,有些元件要自己手搓,后来供应链被行业发展带起来了。美国的优势在最原始的idea、原创的技术。现在大家多少还习惯说"我是中国的 Neuralink",这说明我们还在 follow 美国先提出的概念,我们还需要在更多元的创新上去摸索。

谢达:补充一点,从中美专利的对比看,美国重视基础脑科学和底层的材料、芯片、算法,偏产业链上游;中国重视验证和应用,强在中下游和临床资源。我们应该巩固强项,尽快拿出临床结果。

谢达:最后问一下两位,如果 3 年后我们再录一期,什么事的发生会让你觉得行业真正过了一个重要阶段?

李龙:现在无创脑机接口已经走到商业化的门口,我很期待 3 年内,国内会有第一家脑机接口企业上市,会出现第一个无创脑机接口的医保付费案例。

盛经纬:我更愿意看到的一个场景是:一个科室医生自发开出一张和脑机接口相关的检查单,而不是出于科研或IIT试验的目的。我认为这才是脑机真正落地、普惠大众的表征。或许三年后,脑机接口不再是一个那么时髦的词,热度甚至会下降。但不管叫脑科学还是脑机接口,人类对大脑的探知、对脑疾病的求解,是亘古不变的课题。

我也希望,未来脑机接口不只在康复科流行,不只是运动脑机接口,这些也不是人们对脑机最美好的期待。在运动康复之外,让脑机接口实现对精神疾病的干预与治疗、对人脑高级认知的解析与应用,是我们这个行业所有企业共同的使命。