腦機啟偵 | 每周一篇輕百科——介入式腦機接口（02.15）

01 尋找信號與安全的“納什均衡”

腦機接口（Brain-Computer Interface, BCI）的底層邏輯在于神經信號的獲取與解譯。長期以來，行業被極化為兩條路線：以 Neuralink 為代表的“侵入式”（高帶寬但需開顱，面臨免疫排異）和以 EEG 頭戴設備為代表的“非侵入式”（安全但信號如隔靴搔癢，空間分辨率極低）。

介入式腦機接口（Interventional BCI） 的出現，本質上是利用第一性原理對人體拓撲結構的重新發現。它避開了破壞“硬防御”（頭骨）和“軟防御”（硬腦膜），轉而利用人體天然的“交通隧道”——血管系統，將傳感器送達大腦皮層。

介入式 BCI解決了 BCI 大規模臨床應用中最棘手的“安全性-信號質量”博弈問題。雖然其信息速率（Information Transfer Rate, ITR）上限低于多通道微針陣列，但其微創性、無免疫排異和極高的臨床可操作性，使其成為 2026-2030 年間最有可能在卒中（中風）康復、ALS（漸凍癥）溝通領域實現商業化爆發的路徑。

02 底層原理：血管內電生理學的“特洛伊木馬”

介入式 BCI 的技術核心在于血管內電生理學（Endovascular Electrophysiology）。我們從物理和生物學兩個維度拆解其本質：

物理層：容積傳導與阻抗匹配

介入式電極并不直接接觸神經元，而是停留在血管（通常是上矢狀竇，位于運動皮層上方的一條大靜脈）內。

■ 信號源：神經元放電產生的電流在細胞外空間形成電位差。

■ 介質傳導：電信號穿透血管內皮細胞（Endothelial cells）和血管壁。

■ 第一性原理分析：根據容積傳導模型（Volume Conduction Model），信號強度隨距離平方反比衰減。介入式電極離神經元的距離約為數毫米，雖然比侵入式（微米級）遠，但比非侵入式（厘米級且隔著絕緣體頭骨）近得多。其捕獲的是局部場電位（LFP），類似于在球場走廊聽觀眾的歡呼聲（雖聽不清單個人說話，但能精準判斷全場的情緒波動）。

硬件層：支架電極（Stentrode）的力學設計

介入式 BCI 的標志性硬件是支架電極（Stentrode）。

■ 鎳鈦合金（Nitinol）：利用其形狀記憶效應。電極在導管內壓縮至直徑 1-2mm，釋放后根據血管管腔自動擴張，產生微弱的向外徑向力，確保電極緊貼血管壁。

■ 內皮化（Endothelialization）封裝：這是介入式路線最精妙的“生物學投機”。植入幾周后，血管內皮細胞會自動生長并覆蓋在電極表面，將其“縫合”進血管壁。這不僅固定了電極防止移位，更重要的是避開了大腦的免疫監控系統（小膠質細胞），從而避免了侵入式電極常見的“膠質瘢痕（Glial scar）”導致的信號衰減。

03 對比論證：為什么是現在？為什么是介入式？

為了量化介入式的價值，我們將 2026 年的主流參數進行橫向對比：

侵入式 BCI 像是建設“光纖到戶”，成本極高且需拆墻鉆孔；介入式 BCI 則是“路燈下的小基站”，它利用現有的街道（血管），雖然入戶帶寬略遜，但覆蓋速度和維護成本具有壓倒性優勢。

04 產業鏈拆解

介入式 BCI 的商業化路徑已從“科學實驗”轉向“工程優化”。

上游：關鍵組件

■ 微米級加工與材料：需要能在 4mm 直徑支架上集成 16-64 個鉑銥（Pt-Ir）合金電極點的技術。

■ 前端采集芯片（ASIC）：由于介入式信號約為 $10\mu V$ 級別，要求芯片具有極高的共模抑制比（CMRR），以濾除心臟搏動和呼吸產生的工頻干擾。

中游：信號解碼算法（從 RNN 到 Transformer）

目前的趨勢是使用輕量化 Transformer 模型進行序列化處理。

■ 原理：將血管捕獲的連續電壓波動視為一種“神經方言”。算法通過自注意力機制（Self-Attention）捕捉不同頻率成分（Alpha, Beta, Gamma 波）之間的時空相關性，將其映射為具體的動作指令（如：左滑、點擊）。

下游：臨床與商業化

■Synchron (美國)：已進入 FDA 臨床試驗后期，數名受試者已實現在家中通過意念發送短訊。

■ 中國團隊 (如南開大學/宣武醫院)：2023-2025 年完成了多例非人靈長類及人類臨床試驗，展現出極強的國產替代潛力。

來源 | 腦機接口-BCI

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