Noch ein "Ringen um die Vorherrschaft zwischen China und den USA"! Kann China bei der Hirn-Computer-Schnittstelle die Spitze erobern?

China und die USA stehen sich wieder im Bereich der Brain-Computer-Interface-Technologie gegenüber!

Am 14. Juni kündigte die chinesische Akademie der Wissenschaften auf ihrer offiziellen Website an, dass Institutionen wie das Exzellenz-Zentrum für Gehirnforschung und intelligente Technologien der chinesischen Akademie der Wissenschaften erfolgreich die erste prospektive klinische Studie zu einem invasiven Brain-Computer-Interface in China durchgeführt hätten. Dies markiert, dass China das zweite Land weltweit geworden ist, das in die Phase klinischer Studien zu invasiven Brain-Computer-Interfaces eingetreten ist.

Im Januar 2024 führte Neuralink, ein führendes Unternehmen im Bereich der Brain-Computer-Interface-Technologie unter der Leitung von Elon Musk, erfolgreich das erste globale Eingriff zur Implantation eines Gehirnchips in einen Menschen durch. Der jüngste Fortschritt der chinesischen Akademie der Wissenschaften bedeutet auch, dass die Lücke zwischen China und dem internationalen Vormarsch im Bereich der Brain-Computer-Interface-Technologie geschlossen wird.

Interessanterweise reichte Neuralink erst zwei Tage zuvor, am 12. Juni, eine Datei bei der US-amerikanischen Wertpapieraufsichtsbehörde (SEC) ein und plante, durch eine Kapitalerhöhung bis zu 649 Millionen US-Dollar zu beschaffen, um die klinischen Studien zu seinem invasiven Brain-Computer-Interface-Produkt The Link und die Weiterentwicklung nachfolgender Produkte voranzutreiben.

Nach Recherchen von Arterial Network gab es in den letzten sechs Monaten im Bereich der Brain-Computer-Interface-Technologie häufige Fortschritte. Insbesondere hat China in der Klinik kontinuierlich bahnbrechende Fortschritte erzielt. Die Konkurrenz zwischen China und den USA im Bereich der Brain-Computer-Interface-Technologie ist bereits sehr deutlich.

Der Traum wird Realität: China setzt neue Rekorde mit invasiven Brain-Computer-Interfaces

Diese klinische Studie ist das erste wichtige Ergebnis des im Dezember 2024 gegründeten Schlüssel-Labors für klinische Studien und die Umsetzung von Brain-Computer-Interfaces in Shanghai. Sie wurde von einem Team des Exzellenz-Zentrums für Gehirnforschung und intelligente Technologien der chinesischen Akademie der Wissenschaften in Zusammenarbeit mit der Huashan-Hospital der Fudan-Universität und anderen Unternehmen durchgeführt.

Vor der menschlichen Studie hatte das Team in früheren Tierversuchen erfolgreich ein invasives Brain-Computer-Interface-System in die motorischen Areale der Hände und Arme des Rhesusaffen implantiert. Nach der Ausbildung konnte der Rhesusaffe die Bewegung des Computercursors nur durch neuronale Aktivität steuern und auch zielgerichtetes Schreiben mit dem Gehirn durchführen. Anschließend nahm das Forschungs-Team das Implantat sicher heraus und implantierte an derselben Stelle im Schädel ein neues Implantat.

Von der ersten Implantation bis zum Entfernen und erneuten Implantieren des Implantats blieb das System während des gesamten Tierversuchs stabil. Es traten keine Infektionen und keine Elektrodenausfälle auf. Dies legte auch die Grundlage für die menschliche Studie und bestätigte die Machbarkeit, das Implantat durch einen zweiten Eingriff zu ersetzen.

Im März dieses Jahres begann die Studie die Phase klinischer Studien an Menschen. Ein Mann, der bei einem Hochspannungsunfall alle vier Gliedmaßen verloren hatte, konnte nach nur 2 - 3 Wochen Training nach der Implantation eines Brain-Computer-Interface-Geräts erfolgreich Spiele auf dem Computer spielen. Sein Bedienniveau war vergleichbar mit dem eines Durchschnittlichen, der eine Computermaus benutzt.

Seit der Implantation des Brain-Computer-Interface-Geräts im März läuft das System stabil. Es traten keine Infektionen und keine Elektrodenausfälle auf.

Als nächstes wird das Forschungs-Team versuchen, dass die Probanden mit Hilfe des Brain-Computer-Interfaces einen Roboterarm bedienen und auch komplexe physische Peripheriegeräte wie Roboterhunde und körperlich verankerte intelligente Roboter steuern können, um die Lebensgrenzen der Probanden zu erweitern. Wenn die Studie erfolgreich ist, könnte dieses invasive Brain-Computer-Interface-System in Zukunft die Lebensqualität von Millionen von Patienten mit vollständiger Querschnittslähmung, beidseitigen Oberarmamputationen und Amyotropher Lateralsklerose erheblich verbessern.

Erfreulicherweise hat das in dieser Studie verwendete Brain-Computer-Interface in einigen Indikatoren globale Rekorde aufgestellt.

Zunächst einmal sind es die aktuell kleinsten und flexibelsten Nervenelektroden weltweit: Ihre Querschnittsfläche beträgt nur 1/5 - 1/7 der Elektroden von Neuralink, und ihre Flexibilität ist mehr als hundertmal höher als die von Neuralink-Elektroden - die Weichheit entspricht nur der zwischenzellulären Kraft. Nach der Implantation merken die Gehirnzellen fast nicht, dass sich ein Fremdkörper in ihrer Nähe befindet, was die Schädigung des Gehirngewebes auf ein Minimum reduziert.

Zweitens, auf der Grundlage der weltweit führenden flexiblen Elektroden hat das integrierte Implantat einen Durchmesser von nur 26 mm und eine Dicke von weniger als 6 mm, etwa so groß wie eine Münze. Seine Größe beträgt nur die Hälfte des Implantats von Neuralink und es ist das aktuell kleinste invasive Brain-Computer-Interface-Implantat weltweit.

Daher muss für dieses Brain-Computer-Interface nur eine münzgroße Vertiefung in den Schädel über der motorischen Hirnrinde gebohrt werden, um das Implantat einzusetzen, und dann wird nur ein etwa 5 mm großer Einstichkanal in der Vertiefung gemacht, um die Elektroden in die Hirnrinde einzuführen. Es ist nicht erforderlich, den Schädel vollständig zu durchdringen, was das Risiko während des Eingriffs effektiv reduziert und auch die Genesungszeit nach dem Eingriff erheblich verkürzt.

Darüber hinaus hat das System durch eigene Forschung und Entwicklung die dynamische Optimierung des Nervendekoders erreicht und kann den gesamten Prozess der Merkmalsextraktion von Nervensignalen, der Analyse der Bewegungswünsche und der Generierung von Steuerbefehlen in einem Zyklus von 10 ms abwickeln. Deshalb können die Probanden auch anspruchsvollere Aufgaben wie das Spielen von Rennspielen durchführen.

Bevorher wurde allgemein angenommen, dass China in der Brain-Computer-Interface-Technologie 7 - 8 Jahre hinter den internationalen Vormarsch zurücklag. Nach der Durchführung einer Reihe klinischer Studien in China im Jahr 2024 wird angenommen, dass diese Lücke auf weniger als 3 Jahre geschrumpft ist. Die Zeit zwischen dieser Studie und dem ersten globalen Eingriff zur Implantation eines Gehirnchips in einen Menschen durch Neuralink im Januar 2024 beträgt etwa anderthalb Jahre, was die Lücke weiter verringert.

Fortschritte auch bei semi-invasiven Brain-Computer-Interfaces: Positive Aussichten für klinische Studien

Im Bereich der semi-invasiven Brain-Computer-Interface-Technologie holt China auch auf.

Im März zuvor kündigte das Peking-Zentrum für Gehirnforschung und Hirnähnliche Systeme an, dass das semi-invasive Brain-Computer-Interface "Beihang Brain-1" die erste Serie von insgesamt drei Implantationen in Menschen abgeschlossen habe. Dabei haben das erste Krankenhaus der Peking-Universität und das Peking Tiantan-Krankenhaus der Kapitalmedizin-Universität nacheinander die ersten internationalen Implantationen eines flexiblen, hocheffizienten, semi-invasiven, drahtlosen und vollständig implantierten Brain-Computer-Interface-Systems in Menschen abgeschlossen. Das Xuanwu-Krankenhaus der Kapitalmedizin-Universität hat hingegen das erste globale drahtlose implantierte Brain-Computer-Interface für die chinesische Sprache entwickelt, das es Patienten mit Sprechstörungen aufgrund von Amyotropher Lateralsklerose ermöglicht, ihre Kommunikationsfähigkeit wiederherzustellen.

Laut Berichten integriert "Beihang Brain-1" flexible, hochdichte Elektroden für die Hirnrinde, die in China eigens entwickelt wurden. Gleichzeitig erreicht die Anzahl der gesammelten Signalkanäle 128, was einen globalen Rekord für Produkte dieser Art aufstellt. In dieser Studie betrug der Anteil der effektiven Kanäle des Geräts mehr als 98%.

"Beihang Brain-1" hat auch drei Schlüsseltechnologien überwunden: Erstens ein hochintegriertes, kleines Hauptgerät, das für die Verarbeitung der empfangenen hocheffizienten, energiearmen Signale zuständig ist. Zweitens eine neue Generation der energiearmen, hochbandbreiten drahtlosen Nahkommunikationstechnologie. Drittens die Dekodierung für feinmotorische Bewegungen und hochgenaue chinesische Sprache, die das Ziel der Echtzeitgenauigkeit und der Eignung für verschiedene Szenarien erreicht hat.

Besonders erwähnenswert ist, dass "Beihang Brain-1" das erste drahtlose, vollständig implantierte Brain-Computer-Interface-System weltweit ist, das die Sprachdekodierung bei Patienten mit Sprechstörungen ermöglicht. Der Proband hatte aufgrund des Fortschritts der Amyotrophen Lateralsklerose eine sehr schwere Störung der Artikulation und seine sprachliche Kommunikation mit der Außenwelt war stark eingeschränkt.

Nach der Implantation erhöhte der 67-jährige Proband die Echtzeit-Dekodierungsgenauigkeit von 62 häufigen Wörtern und Ausdrücken auf 34% nach nur 3 Stunden Training. Nach einer Woche Training erreichte die Echtzeit-Dekodierungsgenauigkeit 52%, und er konnte bereits Sätze wie "Ich möchte Wasser trinken", "Ich möchte essen" und "Heute bin ich in guter Stimmung und möchte mit meiner Familie spazieren gehen" dekodieren.

In Kombination mit einem adaptiven Fehlerkorrektur-Algorithmus auf der Grundlage eines großen Sprachmodells, der in Echtzeit optimiert wird, besteht für die Probanden das Potenzial, eine deutliche Wiederherstellung ihrer Sprachfähigkeit zu zeigen. Dies bedeutet, dass die Brain-Computer-Interface-Technologie möglicherweise neue, langfristige und stabile Lösungen für die Wiederherstellung der Sprachfähigkeit von Patienten mit Sprachstörungen bieten kann und die Grenzen der Brain-Computer-Interface-Technologie im Bereich der Diagnose und Behandlung von Nervenerkrankungen weiter erweitern kann.

Noch erwartenswerter ist, dass das Huashan-Krankenhaus und das Xuanwu-Krankenhaus, zwei Spitzenkrankenhäuser im Bereich der Brain-Computer-Interface-Technologie in China, Ende Mai ankündigten, dass sie sich zusammenschließen würden, um die erste globale klinische Kohortenstudie zu Brain-Computer-Interfaces durchzuführen, und haben bereits in Peking und Shanghai mit der Einschluss von Patienten begonnen.

Diese klinische Studie wird Patienten mit Querschnittslähmung als Probanden aufnehmen und plant, bis Ende 2025 in 10 medizinischen Zentren im ganzen Land 30 bis 50 Implantationseingriffe durchzuführen, um die Wirksamkeit, Sicherheit und Langzeitstabilität der implantierten Brain-Computer-Interface-Technologie systematisch zu überprüfen.

Basierend auf der Planung der "Gehirnforschung und Hirnähnliche Systeme", die als "chinesisches Gehirnprojekt" bezeichnet wird, sind die beiden Gehirnforschungszentren in Peking und Shanghai die Pioniere der Brain-Computer-Interface-Forschung in China. Derzeit stammen die meisten wichtigen Forschungsergebnisse im Bereich der Brain-Computer-Interface-Technologie aus diesen beiden Zentren. Mit der Vertiefung der Brain-Computer-Interface-Forschung in den letzten Jahren haben auch andere Regionen in China begonnen, aufzufallen.

Das Tongji-Krankenhaus der Huazhong-Universität für Wissenschaft und Technologie eröffnete Anfang Juni das erste Brain-Computer-Interface-Konsultationsbüro und das Forschungsstation für Brain-Computer-Interface-Forschung in Zentralchina und öffnete es für Patienten aus dem ganzen Land, um ihnen die Bewertung und Beratung zu Brain-Computer-Interface-Technologien anzubieten. Nach einer mehrdimensionalen Screeningprüfung haben die Patienten die Chance, bevorzugt in die klinische Studienkohorte aufgenommen zu werden und eine moderne Brain-Computer-Interface-Behandlung zu erhalten.

Fast zur gleichen Zeit wurde auch das erste klinische Forschungsstation für Brain-Computer-Interface-Forschung in Südchina im Zhujiang-Krankenhaus der Southern Medical University eröffnet.

Unvollständige Statistik über die Anzahl klinischer Studien zu Brain-Computer-Interfaces in China in den letzten Jahren (Daten für 2025 bis zum 17. Juni)

Nach unvollständigen Statistiken hat die Anzahl klinischer Studien zu Brain-Computer-Interfaces in China in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Insbesondere im Jahr 2024 wurden 31 klinische Studien zu Brain-Computer-Interfaces registriert, fast dreimal so viele wie im Jahr 2023. Im Jahr 2025 hat sich dieser Trend der schnellen Zunahme fortgesetzt. Bislang im Jahr 2025, also in weniger als einem halben Jahr, gab es bereits 18 klinische Studien zu Brain-Computer-Interfaces. Es ist zu erwarten, dass die Anzahl im ganzen Jahr 2024 übersteigen und einen neuen Höchststand erreichen wird.

Beschleunigte Unterstützungssysteme: Die Konkurrenz zwischen China und den USA beginnt sich abzuzeichnen

Es gibt nicht nur Fortschritte in der Klinik. China hat auch in den letzten Zeiträumen in anderen Bereichen wie der Finanzierung starke Unterstützungsmaßnahmen ergriffen.

Mitte März veröffentlichte die Nationale Gesundheitsversicherungsbehörde die "Richtlinien für die Aufnahme von medizinischen Dienstleistungen im Nervensystem in die Preisliste (Probeversion)", in der neue Preispositionen wie "Kosten für die Implantation eines invasiven Brain-Computer-Interfaces", "Kosten für die Entfernung eines invasiven Brain-Computer-Interfaces" und "Kosten für die Anpassung eines nicht-invasiven Brain-Computer-Interfaces" hinzugefügt wurden.

Die Gesundheitsversicherungsbehörde von Hubei reagierte schnell im März-Ende auf die "Richtlinien für die Aufnahme von medizinischen Dienstleistungen im Nervensystem in die Preisliste (Probeversion)" und veröffentlichte die erste medizinische Preisliste für Brain-Computer-Interface-Dienstleistungen in China, was ein deutliches Signal für die Unterstützung der Branche ist.

Darüber hinaus wurde im Juni das "Gemeinsam gegründete Forschungszentrum für Gesundheitsversicherungsdaten zu Brain-Computer-Interfaces zwischen der Gesundheitsversicherungsbehörde von Wuhan und dem Tongji-Krankenhaus" im Tongji-Krankenhaus der Huazhong-Universität für Wissenschaft und Technologie eröffnet. Als erstes Forschungszentrum für Gesundheitsversicherungsdaten zu Brain-Computer-Interfaces in China wird es die Aufgabe haben, die tiefgreifende Integration, Analyse und Anwendung der massiven, hochdimensionalen Nervenfunktions- und klinischen Daten, die in der klinischen Anwendung der Brain-Computer-Interface-Technologie entstehen, mit den Gesundheitsversicherungsdaten zu erforschen.

Die Länder mit den meisten Forschungsartikeln im Bereich der medizinischen Anwendung von Brain-Computer-Interfaces zwischen 2013 und 2022 (Quelle: National Library of Medicine, Forschungsinstitut der Zheshang Securities)

Nach unvollständigen Statistiken steht China in Bezug auf die Anzahl wissenschaftlicher Artikel