Gestalt Technology erhält 150 Millionen Yuan an angel-Runden-Finanzierungen, um die klinische Entwicklung der Ultraschall-Brain-Computer-Schnittstelle zu beschleunigen | Exklusivbericht von 36Kr

36Kr hat erfahren, dass das Unternehmen für Ultraschall-Brain-Computer-Interface „Gestala Technology (Gestala)“ kürzlich eine Angel-Runde von 150 Millionen Yuan erhalten hat. Die Runde wurde gemeinsam von Guosheng Capital und Daotong Investment angeführt, während Qingsong Capital, Gobi Partners, Fourier Intelligence, Liepin, Yunshi Capital und andere Institutionen und Unternehmen mitinvestiert haben. Die Finanzierung wird hauptsächlich für die Entwicklung des ersten Produkts und die vorläufigen klinischen Tests verwendet.

Im Trend der Gründung und Investition in Brain-Computer-Interface hat die Technologie des „Ultraschall-Brain-Computer-Interface“ in letzter Zeit viel Aufmerksamkeit erregt. Insbesondere Sam Altman hat persönlich beteiligt und zusammen mit Wissenschaftlern der Kalifornien-Institute of Technology das Merge Labs gegründet, um mit neuen Technologien wie Ultraschall und Gentherapie neue Wege für die „Interaktion zwischen Gehirn und Computer“ zu erkunden. Auch dieses Unternehmen hat im Januar dieses Jahres eine Angel-Runde von 250 Millionen US-Dollar mit Investitionen von OpenAI und anderen erhalten.

Gestala Technology wurde im Januar dieses Jahres von Peng Lei gemeinsam mit Chen Tianqiao, dem Gründer der Shanda Group und der Tianqiao Institute for Brain Science, gegründet. Der Gründer und CEO Peng Lei hat 25 Jahre Erfahrung im Gründen von Unternehmen und war an der Gründung bekannter Unternehmen wie Brain Tiger Technology und Keruyun beteiligt. Derzeit besteht das Gestala-Team aus etwa 15 Personen, darunter Wissenschaftler aus den Bereichen Akustik, Neurowissenschaft, Molekularbiologie und KI sowie erfahrene Ingenieurteams aus den Bereichen Ultraschallbildgebung, Neuroregulation und Brain-Computer-Interface.

Derzeit lassen sich die Hauptstromlösungen für Brain-Computer-Interface grob in zwei Kategorien einteilen: invasive/halb-invasive Brain-Computer-Interface, die durch die Implantation von Elektroden hochauflösende EEG-Signale mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung erhalten können, aber die Schädelöffnungsoperation scheut Nicht-Schwerkranke ab. Nicht-invasive Lösungen wie transkranielle Magnet- und Elektrostimulation sind sicher, haben jedoch eine begrenzte räumliche Auflösung und können normalerweise nicht auf tiefe Hirnregionen wirken.

Die Hauptstromlösungen für Brain-Computer-Interface lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen: invasive/halb-invasive Brain-Computer-Interface, die durch die Implantation von Elektroden hochauflösende EEG-Signale mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung erhalten können, aber die Schädelöffnungsoperation scheut Nicht-Schwerkranke ab. Nicht-invasive Lösungen wie transkranielle Magnet- und Elektrostimulation sind sicher, haben jedoch eine begrenzte räumliche Auflösung und können normalerweise nicht auf tiefe Hirnregionen wirken.

Is es möglich, ein nicht-invasives, präzises und auf das tiefe Gehirn wirkendes ganzheitliches Gehirn-„Lese- und Schreibsystem“ zu entwickeln? Die Technologie der Ultraschall-Bildgebung und Neuroregulation des Gehirns ist in den letzten Jahren zu einem Forschungsgebiet der Wissenschaftler geworden.

„Unter den vier Methoden der Gehirnregulation durch Schall, Licht, Elektrizität und Magnetismus hat Ultraschall einzigartige Vorteile. Ultraschall ist keine neue Technologie und wird seit über 50 Jahren in der medizinischen Bildgebung eingesetzt. Die Ultraschallskalpelltechnologie ist auch relativ reif. Die entscheidende Entdeckung in den letzten zehn Jahren liegt jedoch in der Niederintensitäts-Fokussierten-Ultraschall-Technik. Wissenschaftliche Studien haben gezeigt, dass diese Technik die neuronale Aktivität bestimmter Hirnregionen regulieren kann, ohne die Neuronen zu schädigen, und sowohl exzitatorische als auch inhibitorische Regulierungseffekte hervorrufen kann. Diese wissenschaftlichen Entdeckungen und die ersten klinischen Studien machen die Entwicklung eines Ultraschall-Brain-Computer-Interface möglich.“ sagte Peng Lei gegenüber 36Kr.

Der Kern der Ultraschall-Neuroregulation besteht darin, reine mechanische Wellen in bioelektrische Signale umzuwandeln, auf die Neuronen reagieren können. Der Mechanismus kann als eine „Symphonie“ der gemeinsamen Wirkung von Physik und Biologie angesehen werden:

Nachdem die Schallwellen in das Gehirngewebe eindringen, entsteht zunächst eine Wärmeeffekt, der die Membranfluidität der Zellmembran durch leichte Temperaturerhöhung ändert und die Exzitabilität reguliert. Der Kavitationseffekt erzeugt Mikroströme und Scherkräfte bei der Oszillation von Mikroblasen, die die Schallenergie an die Zellmembran übertragen. Mechanische Kräfte und Schallstrahlungskräfte „drücken“ und „ziehen“ direkt an der Membranstruktur, was zu einer Verformung führt. Die Verformung der Neuronenmembran ändert die Kapazität und aktiviert mechanisch sensible Ionenkanäle, was zum Einstrom von Natrium-, Calcium- und anderen Ionen führt und zur Depolarisation der Membran führt. Sobald der Schwellenwert erreicht ist, wird ein Aktionspotential erzeugt und entlang des Neurons weitergeleitet.

Laut Peng Lei kann man theoretisch mit einem Phased-Array-Transducer und mehreren Ultraschall-Sendeeinheiten, die Zeit und Phase präzise steuern, eine bestimmte kleine Region (4 - 8 mm) durch den Schädel hindurch stimulieren. Die Tiefe, auf die man die Hirnregionen gezielt regulieren kann, beträgt bis zu 6 - 7 cm. Dies bedeutet, dass es möglicherweise auf tiefe Strukturen wie Thalamus, Hippocampus und Basalganglien wirken kann, die genau mit Krankheiten wie Parkinson, Depression, Epilepsie und chronischem Schmerz eng verbunden sind.

Bei der „Lesung“ des Funktionszustands des Gehirns schließt die funktionelle Ultraschallbildgebung die Aktivität der Hirnregionen aus den kleinen Blutflussänderungen, die durch die neuronale Aktivität verursacht werden, ab. Derzeit stehen Ultraschall-Brain-Computer-Interface jedoch noch vor vielen Herausforderungen. Eine bemerkenswerte physikalische Einschränkung liegt in der „Zeitauflösung“. Da die hämodynamische Reaktion der elektrischen Signale nacheilt, besteht bei den Blutflusssignalen, die von der funktionellen Ultraschallbildgebung erfasst werden, von Natur aus eine Verzögerung von 1 - 1,5 Sekunden. Dies beschränkt ihre Anwendung in Szenarien mit Echtzeit-Hochfrequenz-Interaktion (z. B. der sofortigen Steuerung eines Roboterarms).

„Die Entwicklung eines Ultraschall-Brain-Computer-Interface-Systems ist in der technischen Umsetzung nicht weniger herausfordernd als die von Neuralink vor zehn Jahren, insbesondere bei der Konstruktion des Phased-Array-Transducers und der Entwicklung des Schädelkompensationsalgorithmus. Man muss sicherstellen, dass die Wirkungsposition, die Energieverteilung, die zeitliche und räumliche Auflösung des Ultraschalls nach dem Durchdringen des Schädelknochens präzise auf einen Bereich von 4 - 8 mm gesteuert werden können. Darüber hinaus müssen technische Probleme wie die Stromverbrauchsminderung, die Wärmekontrolle, die Chipintegration, die Kommunikationsstabilität und die Volumenbeschränkung der Sonde gelöst werden.“ erklärte Peng Lei. Aus seiner Sicht liegt sein Vorteil und sein Ziel darin, ein vielfältiges interdisziplinäres Team zu leiten und in der vordersten Front der Gehirnwissenschaften, einer harten Technologie, einen Durchbruch zu erzielen.

In klinischen Szenarien hat Gestala sich entschieden, die „chronische Schmerztherapie“ als die erste Indikation für die Umsetzung zu wählen. Einerseits ist die Anzahl der Schmerzpatienten sehr groß, und die Bewertung der Wirksamkeit ist relativ objektiv. Andererseits gibt es bereits solide Daten aus klinischen Studien. „Frühere Studien haben gezeigt, dass eine einmalige Ultraschallstimulation von 45 Minuten die Schmerzskalenbewertung um 50 % senken kann, und der Effekt kann 1 - 2 Wochen anhalten.“

Laut Angaben wird Gestala auch die Möglichkeit untersuchen, die Indikationen auf psychische Krankheiten wie Depression, PTSD und Sucht sowie neurodegenerative Krankheiten wie Alzheimer zu erweitern. Derzeit hat es ein Rahmenabkommen für klinische Studien mit drittklassigen Krankenhäusern wie der Huashan Hospital der Fudan-Universität, der West China Hospital der Sichuan-Universität und der Peking Union Medical College Hospital geschlossen.

In medizinischen Rehabilitationsszenarien wie der Wiederherstellung der motorischen Funktion arbeitet Gestala mit Fourier Intelligence, dem Investor dieser Runde, zusammen, um einen geschlossenen Trainingsmechanismus von „Absicht - Ausführung - Wahrnehmungsrückkopplung“ zu entwickeln und die Rehabilitationsmethoden von der passiven mechanischen Kompensation zu einer aktiven gedankengetriebenen Ebene zu heben.

Bei der Besprechung der Unterschiede und Gemeinsamkeiten der Technologiestrategien von Gestala und Merge Labs, das von Sam Altman gegründet wurde, sagte Peng Lei, dass es bereits mehrfach mit Merge Labs kommuniziert habe. Die beiden Unternehmen haben die gleiche grundlegende Strategie, aber Gestala hat einen „schrittweisen“ Gründungspfad für die klinische Umsetzung festgelegt:

In der ersten Phase soll die physikalische Eigenschaft des Ultraschalls genutzt werden, um eine nicht-invasive Neuroregulation zu erreichen und einige neurologische und psychische Krankheiten ohne die Implantation von Geräten zu behandeln. In der zweiten Phase soll eine stabilere Fähigkeit zur Erfassung der Gehirnaktivität erreicht werden und mit der Regulierungsfähigkeit ein geschlossener Systemkreislauf gebildet werden. In der dritten Phase sollen Gentechnik- und Protein-Engineering-Technologien eingeführt werden, um durch die Akustikgenetik die Bandbreite sowie die zeitliche und räumliche Auflösung des Systems weiter zu verbessern.

Er ist der Ansicht, dass China in der Branche des Ultraschall-Brain-Computer-Interface einzigartige Vorteile hat. Die reichen klinischen Ressourcen, die kostengünstigen klinischen Studien, die vollständige Lieferkette der High-End-Herstellungsindustrie sowie die staatliche Politik und Strategieunterstützung sind alle Chancen für chinesische Unternehmen, um auf einem neuen Weg mitanzulaufen. „Allerdings liegt das Wesen der Lebenswissenschaften darin, Menschen zu heilen. Die Komplementarität und Zusammenarbeit zwischen China und den USA in der Grundlagenforschung der Gehirnwissenschaft und der Innovation von medizinischen Geräten werden langfristig größere Effekte bringen.“