Kann die Hirn-Komputer-Schnittstelle in Zukunft die "Externe Hilfestellung" für Menschen werden, indem sie Lähmungen heilt und die Fähigkeiten normaler Menschen verbessert?
Im zweiten Halbjahr 2025 gab es in der Silicon Valley - Tech - Szene ständig neue Hot - Topics im Zusammenhang mit "Brain - Computer - Schnittstellen".
Mitte des Jahres erhielt Neuralink, das von Elon Musk geleitet wird, erneut eine Finanzierung in Höhe von 650 Millionen US - Dollar und erreichte einen Unternehmenswert von 9 Milliarden US - Dollar. Die Indikationen für die von ihm entwickelte Technologie reichen jetzt nicht nur von der Entwicklung von Gehirnsteuerungsgeräten für Patienten mit schweren motorischen Störungen wie ALS und Rückenmarksverletzungen bis hin zur Funktionsrekonstruktion für Patienten mit Aphasie und Erblindung.
Im August gründete Sam Altman und sein Team das Startup Merge Labs für Brain - Computer - Schnittstellen. Es plant, 250 Millionen US - Dollar von OpenAI zu finanzieren und Ultraschalltechnologie zur Erfassung und Steuerung von Gehirnsignalen zu nutzen.
Im November erhielt Synchron, ein weiteres repräsentatives Unternehmen, 200 Millionen US - Dollar in der Serie - D - Finanzierung. Paradromics erhielt die Genehmigung der FDA und startete klinische Studien am Menschen für die Verwendung von Brain - Computer - Schnittstellen zur Sprachfunktionsrekonstruktion.
Im Vergleich zu den ausländischen Star - Unternehmen mit großen Finanzierungen sind die chinesischen Startups für Brain - Computer - Schnittstellen eher bescheiden und pragmatisch. Unter dem strengen Regulierungsrahmen für medizinische Geräte nutzen sie die lokalen klinischen Ressourcen und medizinischen Vorteile, um klinische Studien und Produktoptimierungen stetig voranzutreiben.
Beim Zulassungsverfahren haben die von Brain - Computer - Schnittstellenunternehmen wie BrainCo und Step Medical entwickelten Implantationssysteme bereits den "Innovationsschnellzugang" für die Bewertung von innovativen medizinischen Geräten der Nationalen Medizinprodukteverwaltung erreicht und klinische Studien am Menschen durchgeführt, um die Sicherheit und Wirksamkeit des Systems zu überprüfen.
Mit der raschen Entwicklung der Künstlichen Intelligenz wird das Thema "Mensch - Maschine - Integration" immer wichtiger. Wie sieht die Zeitlinie für die Umsetzung von Brain - Computer - Schnittstellen in verschiedenen Szenarien aus, von der Behandlung schwerer Krankheiten und der Wiederherstellung von Patientenfunktionen bis zur Verstärkung menschlicher Fähigkeiten? Kann diese neue Technologie die Informationsbrücke zwischen kohlenstoffbasiertem Leben und siliziumbasiertem Leben sein? Wie kann der Datensatz von Einzelzellen, der durch flexible Elektroden aus der Großhirnrinde gesammelt wird, die Grenzen der Anwendungen von Brain - Computer - Schnittstellen erhöhen?
36Kr hat die Forscher Li Xue und Zhao Zhengtao vom Exzellenzzentrum für Gehirn - und Intelligenzforschung der chinesischen Akademie der Wissenschaften interviewt. Sie sind auch die Gründer von Step Medical. Im März dieses Jahres absolvierte das von Step Medical entwickelte invasive Brain - Computer - Schnittstellen - System die erste prospektive klinische Studie in China am Huashan - Krankenhaus der Fudan - Universität. Im November erreichte das Produkt den "Schnellzugang" der Nationalen Medizinprodukteverwaltung, was möglicherweise die Zeitspanne von der klinischen Validierung bis zur Marktzulassung verkürzen wird.
Als sie gefragt wurden, ob sie sich ein Brain - Computer - Schnittstellen - System implantieren lassen würden, wenn die Technologie reif sei, gaben beide 90er - Generation - Wissenschaftler eine positive Antwort.
Im Folgenden finden Sie das (bearbeitete) Gespräch zwischen 36Kr und Li Xue, Zhao Zhengtao:
In den nächsten 5 - 10 Jahren: Von der Rettung von Leben bis zur Konsummedizin
36Kr: Wo liegen die Anwendungsgrenzen von Brain - Computer - Schnittstellen als Plattformtechnologie?
Zhao Zhengtao: Derzeit gibt es hauptsächlich drei Kategorien von Anwendungsfällen für Brain - Computer - Schnittstellen.
Brain - Control - Kategorie: Hierbei werden Informationen aus dem Gehirn nach außen übertragen. Beispielsweise werden die Bewegungsabsichten von gelähmten Patienten oder die Sprachabsichten von Patienten mit Aphasie extrahiert, decodiert und dann nach außen übertragen, um Bewegungssteuerung oder Sprachausdruck zu ermöglichen.
Neuromodulation - Kategorie: Hierbei werden Informationen in das zentrale oder periphere Nervensystem des Gehirns geschrieben, um abnormale Zustände wie Gehirnerkrankungen zu regulieren. Beispielsweise wird die Parkinson - Krankheit durch tiefe Hirnstimulation (DBS) und Schmerzen durch Spinalkordstimulation reguliert.
Wahrnehmungsrekonstruktion - Kategorie: Dies umfasst die Wiederherstellung von Hör- und Sehfähigkeiten. Bei Patienten, die die Fähigkeit verloren haben, Informationen von außen aufzunehmen, werden externe Informationen durch die Brain - Computer - Schnittstelle in elektrische Signale umgewandelt und in das Gehirn eingespeist, um Wahrnehmungen zu erzeugen.
Wir beschäftigen uns mit der Plattformtechnologie für Brain - Computer - Schnittstellen. Dies erfordert Sensoren zur genauen Erfassung und Übertragung von Informationen sowie Technologien zur Signalverarbeitung, drahtlosen Übertragung und Codierung/Decodierung. Als Plattformunternehmen möchten wir den Wert der Brain - Computer - Schnittstellen maximieren und verschiedene Anwendungsfälle abdecken.
36Kr: Der Fokus auf Brain - Computer - Schnittstellen hat sich von der medizinischen Szene auf die Tech - und Konsumbranche ausgeweitet. Wie sieht die Zeitlinie für die Umsetzung von Brain - Computer - Schnittstellen in der klinischen Therapie und im Konsumbereich aus?
Zhao Zhengtao: In den nächsten drei bis fünf Jahren wird der klinische Wert von Brain - Computer - Schnittstellen bei der Behandlung von Krankheiten sicherlich bestätigt werden, d. h. die Lebensqualität und Arbeitsfähigkeit der Patienten wird verbessert.
In den nächsten fünf bis zehn Jahren wird die Konsummedizin - Eigenschaft von Brain - Computer - Schnittstellen zunehmend sichtbar werden. Sie verfügt über Kommunikationseigenschaften und ist die Informationsbrücke für die Interaktion zwischen Mensch und Maschine. Sie kann die Art der Mensch - Maschine - Interaktion revolutionieren und die Effizienz verbessern.
In Zukunft, wenn Brain - Computer - Schnittstellen mit der schnell entwickelnden Künstlichen Intelligenz und Hardware/Software - Technologien verknüpft werden, wird es möglich sein, intelligente Agenten - Geräte effizient und komplex über Gehirnabsichten zu steuern. Zu diesem Zeitpunkt kann das Gehirn über die Brain - Computer - Schnittstelle mit verschiedenen externen Geräten integriert werden, und die Zeit der "Mensch - Maschine - Integration" wird tatsächlich eintreten und reibungslos in Haushalten eingesetzt werden.
36Kr: Welche Indikationen hat das erste "implantierbare drahtlose Brain - Computer - Schnittstellen - System" von Step Medical? Welchen Wert soll es für die Patienten bringen?
Zhao Zhengtao: Derzeit richtet sich das Produkt hauptsächlich an Patienten mit schweren motorischen Störungen. Dies umfasst hochgradige Querschnittslähmungen durch Rückenmarksverletzungen, motorische Störungen durch ALS und schwere Lähmungen durch schwere Schlaganfälle (z. B. Hirnstamm - Schlaganfall).
Das Ziel des implantierbaren Brain - Computer - Schnittstellen - Systems ist es, externe elektronische Geräte und komplexe physische externe Geräte wie Roboterarme und Roboterhunde direkt über Gehirnabsichten zu steuern.
Wir möchten die Lebensqualität dieser Patienten verbessern. Dies reicht von grundlegenden Alltagsfunktionen wie das Wenden im Bett und das Greifen von Gläsern bis hin zum Zugang zur digitalen Welt wie Spielen, Senden und Empfangen von E - Mails und der Verwaltung von Bankkonten.
Zusätzlich möchten wir diese Patienten auch wieder produktiv machen. Beispielsweise können Menschen mit Hintergrund in der Ingenieursplanung 3D - Modelle erstellen, und Patienten mit E - Commerce - Erfahrung können Online - Geschäfte betreiben. Wir möchten nicht nur die Lebensqualität der Patienten verbessern, sondern auch ihre verlorene Beschäftigungsfähigkeit wiederherstellen, damit sie sich in der Gesellschaft gebraucht fühlen.
36Kr: Wie sieht die Produktform und die Implantationsmethode aus?
Li Xue: Das Kernbauteil an der Spitze des (Brain - Computer - Schnittstellen) - Systems sind die von uns über zehn Jahre lang entwickelten ultra - flexiblen Elektroden. Die Dicke der Elektrodendrähte beträgt nur 1 % der Dicke eines Haarstrangs, und die Breite ist ähnlich wie die eines Haarstrangs. Die Kraft, die beim Biegen der Elektroden entsteht, ist ähnlich wie die Wechselwirkungskraft zwischen zwei Zellen. Dies kann die Verschiebung der Elektroden beim Bewegen des Körpers entgegenwirken, so dass wir die Signale an derselben Position relativ stabil erfassen können.
Bei der Implantation wird das Schädelknochen lokal um etwa 5 Millimeter gedünnt, um eine Knochenrille zu bilden. Dann wird ein implantierbares Element in Münzgröße in den Schädelknochen eingebettet. Anschließend werden die Elektrodendrähte minimalinvasiv durch eine Punktion im Schädelknochen bis in eine Tiefe von etwa 5 - 8 Millimeter unter die Großhirnrinde implantiert. Chirurgen haben uns gesagt, dass dies in gewisser Weise keine Schädelöffnung, sondern eher eine Punktion ist.
Durch die ultra - flexiblen Elektroden, die in die Großhirnrinde implantiert werden, können feine neuronale Aktivitäten von Einzelzellen erfasst werden. Die Verzögerung ist sehr gering, etwa einige Zehnmillisekunden. Der Implantierte merkt diese Verzögerung fast nicht, da es auch etwa 100 Millisekunden dauert, bis das Gehirn einen Wille ausspricht und der Arm ihn ausführt. Mit diesem implantierbaren System kann die Willenssteuerung von plattformübergreifenden elektronischen Geräten (Handy, Computer, iPad) und physischen externen Geräten (Rollstuhl, Roboterarm) realisiert werden.
Am 4. Dezember veröffentlichte Step Medical das zweite Generation - Hochdurchsatz - drahtlose invasive Brain - Computer - Schnittstellen - System. Die Anzahl der Elektrodenkanäle wurde auf 256 erhöht, und die Anwendungsfälle werden sich neben der "Bewegungssteuerung" auch auf die "Sprachrekonstruktion" ausweiten.
Das "Daten - Fliegrad" aus der Großhirnrinde
36Kr: Step Medical legt großen Wert auf den Datensatz von Gehirn - Einzelzellen. Warum? Kann dies als der Schlüssel für das "Daten - Fliegrad" der Gehirnforschung verstanden werden?
Zhao Zhengtao: Sie haben völlig recht. Bisher haben wir oft die "umgedrehte Pyramide" - Logik von Brain - Computer - Schnittstellen erwähnt: Die unterste Ebene ist die neuronale Schnittstelle, die zweite Ebene ist die Ganzsystementwicklung, darüber ist die klinische Zugänglichkeit und die Spitze ist das Verständnis des Gehirns durch die Neurowissenschaft. In welchem Maße das Gehirn an der Spitze verstanden wird, kann es auch in diesem Maße entwickelt und genutzt werden. Dies ist die Obergrenze.
Das untere Schnittstellen - System ermöglicht die Gewinnung klinischer Daten, und diese Einzelzellendaten sind der Schlüssel für das Verbessern des Verständnisses der Kognitionswissenschaft. Dieses Verständnis wiederum hilft uns, bessere Produkte zu entwickeln und neue Anwendungsfälle zu erschließen.
Für Brain - Computer - Schnittstellen - Plattformen wird in Zukunft derjenige, der über größere Mengen an Gehirnforschungsdaten verfügt, näher an der Definition von neuen Anwendungsfällen und Technologiepfaden sein.
Bisher hat das amerikanische Brain - Computer - Schnittstellen - Projekt BrainGate etwa vierzig bis fünfzig Patienten ein Brain - Computer - System implantiert. Die begrenzten Daten, die damit gewonnen wurden, haben bereits eine Reihe von bedeutenden Forschungsergebnissen wie Gedanken - Tippen und Sprachdecodierung ermöglicht.
Wenn die Anzahl der implantierten Patienten von einigen Dutzend auf Tausende oder Zehntausende steigt, wird die gesammelte Datenmenge einen enormen Wert für die menschliche Gehirnforschung haben.
36Kr: Welche Rolle spielen KI und Algorithmen hierbei? Wird ein großes Gehirndatenmodell verwendet?
Zhao Zhengtao: Wenn in einer einzigen Gehirnregion und für eine einzige Aufgabe eine große Menge an Daten gesammelt wurde, kann wie bei einem großen Modell ein "Grundmodell" durch Gehirndaten trainiert werden. Dieses Grundmodell kann auf zukünftige neue Patienten angewendet werden, so dass die Anfangsleistung ihres Decoders und die Brain - Control - Leistung erheblich verbessert werden.
Neuronale Netzwerk - Algorithmen eignen sich gut zur Analyse komplexer Daten. Derzeit sind unsere Brain - Control - Befehle jedoch noch relativ einfach, wie z. B. die zweidimensionale Vektorinformation eines Cursors oder die Steuerinformation für 3 bis 5 Freiheitsgrade. Daher sind die derzeit verwendeten Algorithmen auch relativ einfach, und ein rekurrentes neuronales Netzwerk (RNN) mit etwa einhunderttausend Parametern ist in der Regel ausreichend.
In Zukunft, um eine höhere Durchsatzleistung und komplexere Brain - Control zu erreichen, wird die Komplexität und die Anzahl der Parameter des neuronalen Netzwerks ebenfalls ansteigen. Ich persönlich glaube, dass der gegenwärtige Entwicklungsstand und die Geschwindigkeit der Künstlichen Intelligenz in diesem Bereich vollkommen den Anforderungen von Brain - Computer - Schnittstellen entsprechen.
KI hat auch einen großen Wert auf der Anwendungsseite. Beispielsweise bei der Sprachdecodierung müssen wir nicht das gesamte Wort decodieren. Wenn wir nur die Informationen von einigen Dutzend kategorisierten "Morphemen" durch die Gehirnaktivität decodieren können, können wir in Kombination mit einem großen Sprachmodell und der Kontextinformation vorhersagen, was die Interpretation der Sprachinformationen für den Benutzer enorm erleichtert.
In Zukunft wird die Beziehung zwischen Brain - Computer - Schnittstellen, Menschen und Künstlicher Intelligenz (embodied agents) ein dynamischer Prozess der Anpassung und Zusammenarbeit sein. Manchmal geben wir über Gehirnsignale einen hochgradigen Befehl, und der Agent teilt ihn durch seine eigene Intelligenz in Einzelbefehle auf und führt sie aus. In bestimmten Szenarien können wir auch dynamisch anpassen und ihm feinere Bewegungsbefehle geben, um höhere Strategien zu erreichen.
Brain - Computer - Schnittstellen als "Informationsbrücke" für die Mensch - Maschine - Integration
36Kr: Anhand der Leistung von Patienten, die bereits ein Brain - Computer - Schnittstellen - System implantiert haben, ist es möglich, dass Menschen in Zukunft durch "Brain - Control" Fähigkeiten entwickeln, die über die normalen menschlichen Fähigkeiten hinausgehen?
Li Xue: Ursprünglich wollten wir die Brain - Computer - Schnittstellen - Technologie für den Konsumbereich entwickeln. Wir haben zunächst die medizinische Anwendung gewählt, weil die Medizin der unvermeidliche Weg ist. Sie kann die tatsächlichen Bedürfnisse vieler Menschen befriedigen und uns helfen, unsere Technologien ständig zu verbessern.
In diesem Prozess möchten wir nicht nur die Bewegungsfähigkeit und die Wahrnehmung der Patienten wiederherstellen, sondern auch helfen, die Grenzen der menschlichen Kontrolle zu erweitern. Bisher haben wir unser Gehirn verwendet, um unsere Gliedmaßen zu steuern. In Zukunft werden wir externe Geräte über Brain - Computer - Schnittstellen steuern. Wo liegen die Grenzen dieser Steuerung? Können sie die derzeitigen menschlichen Fähigkeiten übertreffen? Ich bin sicher, dass dies möglich ist.
Neuralink hat beispielsweise ein kleines Spiel veröffentlicht, mit dem die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Cursorsteuerung gemessen werden kann. Ein normaler Mensch kann 8 - 10 BPS (Bits Per Second) erreichen. Nach dem Training können gelähmte Patienten mit einem implantierten Brain - Computer - Schnittstellen - System über Gehirnsignale und die Interaktion mit der Maschine 9.5 BPS erreichen. Dies ist schneller als bei vielen normalen Menschen, was zeigt, dass sie in bestimmten Bereichen