Page 9 - 南京医科大学社科版
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第2期 总第127期 南京医科大学学报（社会科学版）京医科大学学报（社会科学版） ·
2025年4月 Journal of Nanjing Medical University（Social Sciences）of Nanjing Medical University（Social Sciences） · 107
Journal
的高通量神经信号采集的技术。这种接口模式必
非侵入式
须通过开颅手术将电极植入脑皮层，只有这样才能 脑机接口
直接采集更加稳定和可靠的脑电信号。这种方式 头皮
进一步可分成皮层电极和深度电极，前者需要将电
头盖骨 半侵入式
极植入脑皮层，获得更高的脑电信号和更为精确的 脑机接口
脑活动数据，但需要精细的手术，必然会使风险大 脑硬膜
大上升；后者是将电极植入脑内部，采集深层神经 蛛网膜
元信号，通过刺激脑的特定核团来改善某些神经系
统疾病症状。深度电极既能获得更高质量的脑电 软脑膜
数据，又能对脑活动进行精准干预，在某些疾病治
疗方面具有独特的效果，但由于植入位置和深度
侵入式
的 把 控 难 度 较 大 ，继 发 性 感 染 的 可 能 性 就 会 上 脑皮层 脑机接口
升。如果出现颅内感染、电极故障或电极寿命耗
尽等情况，就必须将电极取出，必然需要二次开
图2 不同类型脑机接口与脑位置对应关系
颅，危险性大大提高，手术的难度也会进一步加大。
［5］
半侵入式是指将脑机接口植入颅腔内，脑皮层 音 ，研发先进传感器去精准辨别混在浩瀚噪音里
之外，不直接接触神经元细胞。这种模式通常需要 的信号，具有极高的挑战性。此外，目前对于脑科
将电极植入头皮下、贴合硬脑膜但不需要直接穿透 学的认知还存在局限，人类脑拥有约 860 亿个神经
脑皮层，目前较为典型的应用是脑皮层电图，通常 元，而现有的脑机接口最多只能植入脑数千个电
用于癫痫病灶的定位和手术指导。这种方式的优 极，两者之间的差距巨大，要以当下的技术条件实
点在于信号质量高，手术风险相对较小；缺点在于 现全脑解析还任重道远。
需要开颅手术，对患者有一定的损伤，费用也较高。 （一）信号解析瓶颈
非侵入式脑机接口是指通过附着在头皮上的 脑电信号与行为意图的映射关系极为复杂，
感知穿戴设备来记录脑信息并进行解读的技术。 如何对脑电信号进行精准翻译存在诸多困难。脑
这种模式无需将电极植入脑内部，只需要将穿戴设 电信号的获取虽变得越来越方便，但如何破译其
备，如脑电帽、近红外头盔或磁共振头线圈等附着 中的行为意向，比如如何判别想喝水还是想进食，
在头皮上，即可获得所对应的脑电数据。目前已广 希望站立起身还是希望有人陪伴等。比不同国家
泛应用的脑电波检测就属于这一类型，这种不破皮 之间语言差异更难把握的是脑电信号与行为意向
的检测方式安全性高，操作简单，医生和患者的接 之间的差异，这是脑机接口首先必须面对的现实
受度高。非侵入式脑机接口系统的脑信号采集方 考验。
法除了在头皮直接采集外，还可采用近红外光谱、经 （二）碳硅融合风险
颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation，TMS）等。 植入式电极易引发排异反应，长期生物相容性
作者根据相关素材绘制了三种类型的脑机接 亟待验证，如何实现“碳基生命”和“硅基智能”的
口分别对应脑的不同位置，如图 2 所示。根据我国 有机融合是极大挑战。植入式脑机接口需要将电
《医疗器械分类目录》的规定，脑机接口相关设备的 极深入脑深部，既可能产生严重的排异反应，也可
分类主要为Ⅱ类和Ⅲ类，Ⅲ类的注册难度和监管要 能因为传输不畅导致信号中断。因此，如何实现
求等显著高于Ⅱ类，所以我国的相关企业基本都选 “碳硅共生”是一个必须切实面对的现实问题。
择非侵入式脑机接口技术路线，半侵入式和侵入式 （三）成本与可及性
的还处在前期探索阶段。 高端脑机接口设备成本高昂，医疗资源分布不
均制约了其普及，如何降低使用成本和应用风险还
二、脑机接口发展面临的挑战
存在诸多障碍。脑机接口虽然在治疗帕金森综合
脑机接口经历了较长期的发展取得了喜人的 征、视障、耳聋等重大疾病方面提供了更多可能性，
进展，在医学等领域发挥越来越重要的作用，但所 但存在治疗成本过高、有资质和能力进行治疗的医
面临的挑战仍然十分复杂 ［3-4］ 。人类思维活动的物 疗机构和医生匮乏、实施风险大等问题，亟待找到
质基础是神经活动，而神经活动所表现出来的脑电 有效的解决措施。
波信号极为微弱，电压低到只有正负 50 微伏，相当 （四）数据安全和用户隐私保护风险
于一节五号电池的百万分之一，要精准获得脑电信 当越来越多的人脑与智能设备建立起各种连
号就如同检测 50 公里以外一只蚊子煽动翅膀的声 接，数据的传输、存储和分析处理必将面临新的挑
