首页“大摩娱乐-注册为方便梳理脉络，列提纲如下，下篇将从以下几个大的版块来分类介绍目前脑机接口的应用。

　　学过高中物理的应该都清楚热力学第二定律，这是一条关于能量的基本定律，在大约19世纪末被发现。克劳修斯表述为：热量不能自发地从低温物体转移到高温物体。开尔文表述为:不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。熵增定理表述为:不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。在自然过程中，除非外部做功，一个孤立系统的总混乱度(即熵)不会减小。

　　我们人体同样遵循熵增定理，虽然目前的很多疾病机理都还不甚清晰，但是透过疾病本身，我们都可以看到熵增的现象。

　　例如癌症，虽然癌症种类很多，但是癌症的基本原因都是因为本身的细胞突变，当身体内细胞发生突变后，它会不断地分裂，不受身体控制，最后形成癌症。人们身体内所有器官都是由细胞组成。细胞增长和分化可满足身体需要，这种有序的过程可保持人们身体健康。然而，如果细胞继续分裂，这些额外的大量细胞不受身体控制，无序分裂，不再受身体控制，形成肿瘤。这就是一个典型的熵增过程。

　　又例如脊髓损伤导致的下肢瘫痪，脊髓损伤是脊髓中的神经元细胞从有序到无序的一个过程，神经通路无法有序传递相关递质。关于神经通路的基本构成和工作原理，在本系列的上篇有详细介绍及视频演示，有兴趣可以看看：

　　目前的一些治疗手段都是基于熵增定理，围绕着如何通过外部系统做功（手术、放疗、化疗、药物等方法），使我们的总熵减小，使身体从一个无序状态回归到有序状态。

　　对于神经疾病的治疗也同样如此，虽然目前很多退行性神经疾病或者脑卒中、脊髓损伤的康复治疗，其核心治疗机理还没有彻底被验证，但是基于某些假设，所采取的一系列措施（通过外部系统做功使得身体的熵减少），在临床统计上，也确实取得了一定的医疗效果。

　　目前，主流的比较成熟的神经疾病的治疗主要有以下几类：（以下几段话来源于品驰医疗的官网科普，本文仅用于科普，如认为侵权，请及时与本作者联系）

　　脑深部刺激系统（Deep Brain Stimulation）可用于帕金森病、特发性震颤、肌张力障碍、强迫症等疾病的治疗。

　　DBS调控的原理：通过脉冲发生器发送电脉冲，经延长导线到达电极，释放到脑内相应核团，抑制异常的神经信号，从而达到控制帕金森等运动障碍疾病症状，使患者恢复正常的活动能力。

　　（2）高频、规则刺激引导了下游结构活动的规则化，因此减少了在病理性噪音和异常的随机共振中信息的丢失；

　　（3）高频和规则的DBS活动引导了基底节一丘脑一皮层系统中正常信息传递的共振放大；

　　总的来说，通过刺激诱导的神经输出模式的规则化阻止了基底节一丘脑一皮层网络的病理性活动，因此激活了易化正常活动的代偿机制，从而达到控制帕金森等疾病的症状。

　　作者注：从上面的治疗假说，我们可以发现几个关键词：1、抑制作用；2、规则化；3、正常信息传递的共振放大，这几个假说其实都是在围绕如何通过外部做功来减小病变部位的熵；

　　迷走神经刺激系统（Vagus Nerve Stimulation，VNS）是一种用来治疗药物难治性癫痫的可植入式微型脉冲发生器系统。通过发送电脉冲经电极到达左颈部的迷走神经，刺激迷走神经来减少引起癫痫的脑组织不规则放电，从而控制癫痫症状和发作频率。其组成包括脉冲发生器和电极，全世界已有超过13万名患者植入迷走神经刺激系统来进行癫痫治疗，超过50%的患者癫痫发作次数可以减少一半以上，且癫痫控制的效果随着时间的延长而增加。

　　VNS原理：通过脉冲发生器发送电脉冲经电极到达左颈部的迷走神经，刺激迷走神经来减少引起癫痫的脑组织不规则放电，从而控制癫痫症状和发作频率。

　　目前的机制研究假说有：(1)直接联系学说：VNS经其传入的电刺激信号通过蓝斑、孤束核及其它相关结构，如丘脑杏仁核、海马、丘脑、岛叶皮质等，使癫痫发作的阈值升高；(2)递质学说：VNS通过增加抑制性神经递质和减少兴奋性神经递质发挥抗癫痫作用。

　　作者注：刺激迷走神经来减少引起癫痫的脑组织不规则放电，这个也不多过解释了，原理同上，外部系统做功，减小熵。

　　骶神经刺激系统（Sacral Neuromodulation, SNM）俗称膀胱起搏器，是植入体内长期使用的电调节治疗系统，用于排尿控制疗法，适用于保守治疗无效或不能耐受保守治疗的患者的膀胱过度活动症的症状，包括急迫性尿失禁、明显的尿急，和/或尿频的患者。文献报道，SNM治疗膀胱过度活动症（OAB）有效率高达72%。截止到2021年底，全球已有超过33万名患者接受了此疗法。

　　SNM原理：骶神经调节术是利用介入技术将低频电脉冲连续施加于特定骶神经，以此兴奋或抑制神经通路，调节异常的骶神经反射弧，进而影响并调节膀胱、尿道/肛门括约肌、盆底等骶神经支配靶器官的功能，从而达到治疗效果的一种神经调节技术。

　　脊髓刺激系统（Spinal Cord Stimulation , SCS），俗称镇痛起搏器，至今已有40余年的历史，作为微创可逆的先进医疗技术，拥有循证医学证据，全球超过50万人已经使用，旨在缓解疼痛，提高患者生活能力和生活质量。

　　SCS原理：将脊髓刺激器的电极安放在椎管的硬膜外腔后部，通过脊髓刺激器发送电脉冲，刺激脊髓后柱的传导束和后角感觉神经元，从而达到控制或缓解疼痛等疾病。

　　以上是比较主流的几类神经疾病的治疗，列举这些例子并不是说这些疾病目前已经被攻克了，实际上，在实际的治疗过程中，治疗的有效率也并不是特别高，作者在几年前有和一位DBS的专业人士聊过，目前DBS治疗的有效率不超过70%。其他类神经疾病的治疗也同样存在这个问题，2021年时，作者与国内一家做耳甲迷走神经刺激系统（耳甲迷走神经是迷走神经在体表的分支，系统无需有创植入，体外佩戴即可）的创业公司创始人沟通时，他们的刺激系统的销售模式是：试用无效免费退款，但这背后不是对自己产品的自信，更多的是产品有效率的问题，他们本身也发现了这个问题，在销售推广与有效治疗之间，找到的这样一个平衡的销售模式。

　　品驰医疗成立的时间比较早，总部位于北京市中关村，也属于国内做相关疾病治疗的头部企业。品驰的产品包括了DBS、VNS、SNM以及SCS，产品系列比较全。北京品驰脑神经刺激系统（脑起搏器）于2000年开始启动研发，2009年成功开展第一例临床试验，2014年获得全系列脑起搏器产品注册证，2016年10月取得了CE认证。截至2021年底，品驰临床合作中心超过300+家，全国累计植入超过30000次。

　　目前天眼查可查的融资历程有4轮，所披露的信息不多，投资方主要包括了高瓴资本、水木创投、礼来亚洲等。

　　景昱医疗主要聚焦在DBS领域，团队成员主要由来自清华、北大、复旦、交大等著名高校毕业的高材生组成。

　　在2月份的时候，刚刚完成了由高瓴和红杉领投的3亿元D+轮融资，主要融资历程如下图所示。

　　瑞神安的产品主要包括VNS、SCS、GES（植入式胃电刺激器）、SEEG（一次性使用颅内脑电极）、T-VNS（耳甲迷走神经刺激）等。

　　天眼查上查到的融资信息有7次，投资机构包括荣安创投、三江医疗等专注于医疗领域的投资机构。

　　针对这块，其实就是马斯克的neuralink一直在做的事情，主要涉及产品模块包括：1、植入式电极（从刚性电极向柔性电极发展）2、脑机接口芯片；3、相关的软件算法；4、植入机器人。有兴趣的请移步中篇查看详细介绍。

　　除了neuralink外，国内也有一家刚刚获得9700万元天使轮及Pre-A轮融资，脑虎科技，由盛大集团（就是陈天桥夫妇的那个，他们是脑机接口的坚定支持者，在脑机接口领域投资、捐赠了很多钱）、红杉中国种子基金领投，其产品系列与研发方向基本与neuralink一致。

　　据公开报道，他们的柔性脑机接口系统已经获得国内两家医院的临床伦理委员会审批，目前正在进行患者的招募，相应系统预计将于今年第一季度开展临床试验。该临床试验首期招募的患者将以渐冻症和高位截瘫群体为主。

　　脑卒中是我国国民第一位死亡病因，每5位死亡者中就有1人死于脑卒中，每12秒就有一人发生脑卒中，每21秒就有一人死于脑卒中。脑卒中分为出血性脑卒中和缺血性脑卒中，他们分别有两个更通俗的名字，分别是脑出血和脑梗。脊髓损伤也是我国的常见疾病。

　　因脑卒中和脊髓损伤而导致的瘫痪病人，他们的康复治疗是医疗领域非常重要的内容。目前常规的治疗方式主要有康复机器人、机械外骨骼康复机器人等，另外，在脑机接口领域，也有数家公司在针对脑卒中或者脊髓损伤的康复医疗设备。

　　他们的技术出发点与传统的康复机器人的区别点在于：他们更关注病人的自主参与程度和神经修复效果。

　　前面我们提过，脊髓损伤是因为神经通路由有序状态向无序状态转变，但是神经通路依旧还在，所以，通过传统的运动疗法的刺激（作者提醒：这也是外部做功来减小神经元的无序状态），确实是可以增强一部分瘫痪病人的运动能力，而脑机接口厂商认为：传统的运动疗法是被动地带动病人肢体运动，病人的参与程度不高，这样的神经刺激是单向的，即从末梢神经向中枢神经的刺激，而脑机接口的运动疗法可以实现双向的刺激，具体原理大概是这样子的：

　　记性好的读者应该还记得我们在中篇的时候，介绍了脑机接口的几种典型范式，如果没记住，可以通过点击下列链接再复习一下：科学家与忽悠—脑机接口真实发展现状（中篇）。其中有提到运动想象这种范式，它的原理就不过多介绍了，有兴趣的可以去看看中篇，总之，运动想象这个范式可以建立几个主观的想象（例如想象自己左腿在运动）和特征脑电信号的映射关系，通过进一步建立特征脑电信号与外部康复器械的映射，就可以将主观想象的运动与外部康复器械的运动建立关系，这就是利用运动想象这个范式来实现意念控制的简单解释了。而现有的厂商也是这么做的，通过运动想象，瘫痪患者需要自己想象自己的瘫痪肢体在运动，进而驱动康复器械运动，这就实现了双向刺激（1、康复器械带动肢体运动，实现末梢神经对中枢神经的刺激；2、自己想象自己的肢体在运动，实现中枢神经对末梢神经的刺激）。

　　迈联医疗脱胎于浙江大学机器人研究院，创始人崔正哲博士是作者本科阶段的同学，迈联医疗从2016年开始研发医疗机器人，迈联医疗是目前国内唯一一家拿到脑电康复医疗设备二类医疗注册证的公司，历史投资人主要包括金沙江、绍兴市国资等。

　　臻泰智能的创始人王浩冲毕业于西安电子科技大学，作者本人与其结识也比较早，在学校读书时即有过数次交流，公司创立于2018年8月，主营产品是脑控康复机器人，历史投资人主要包括联想和奇绩创坛。

　　公司脱胎于武汉大学，成立于2006年，公司产品主要包括干、湿电极帽，导电膏等，主要为迈联、臻泰及下文也将提到的一些在非植入式脑机接口提供脑电采集方案。

　　作者将除了应用于康复治疗的非植入式脑机接口的典型应用全部放在这一块，作者根据以往的行业交流，最终整理如下：

　　我国大约有35%的人经历过睡眠问题，做睡眠监测与管理的厂商提出：通过专业睡眠监测找出睡眠问题，再对症下药是解决睡眠问题的有效方法，这是他们的治疗基础。

　　原理：美国睡眠医学学会将睡眠分为清醒期、浅睡期、深睡期和快速眼动期期，在不同的睡眠周期里，脑电波的形态也不尽相同，主要分为α波、β波、θ波、纺锤波、K复合波等，这儿不深入介绍，大家只需了解：不同的睡眠周期里，脑电波的特征不同，通过检测脑电波的特征，即可记录受试者的睡眠状态。

　　而在睡眠管理这块，无非是在检测了脑电波以后，根据受试者的不同睡眠周期，给予不同的音乐、白噪音等刺激，以期改善其睡眠。

　　这两块放在一起说吧，因为其原理都是一样的，主要区别在于提取的脑电位置不同、脑电的特征提取算法不同或者最终的应用场景不同。

　　其大抵原理是这样子的，对与特定功能相关的皮层脑电波进行测量，并将不同的测量结果与不同的视觉、听觉、触觉等方式建立映射关系，并反馈给训练者，通过一定的训练手段（例如奖励机制），帮助受训者学会对目标脑神经活动进行自主调节和改善，涉及这块的厂商认为：神经训练是健脑的有效手段，正如锻炼身体是增强体质的有效手段一样。

　　作者观察这两个领域目前市面上的产品，基本都基于前额头部位（非专业表述）的脑电波的特征与专注力之间的映射来做产品，具体来讲，当受试者注意力集中时（可以想任何事情，这个没有影响），前额头的脑电波会有非常明显的活动特征，通过对这个脑电波的特征提取，就可以检测受试者的专注程度。

　　目前市面上的一些产品，例如意念比拼（比一比谁更专注）、意念控制小车/火车/无人机（越专注，跑的越快）、专注力训练（实时检测学生专注程度，中间可以做成闯关游戏等，并做评估）等，基本都是基于上面的原理，如果去看市面上的产品，不管是头环类型，还是贴片类型，基本都可以看到有个电极贴在前额头上，这个电极就是采集脑电信号的。

　　1、神念科技，主要做非植入式脑电芯片以及基于此的一些意念比拼、意念控制小车等产品。

　　2、强脑科技brainco，主要做专注力训练系统、智能仿生手（基于脑电和心电控制的机械手）、正念舒压（作者注：通过检测脑电的几个典型状态，播放不同的音乐）

　　5、神灯生科，主要做睡眠管理、智能眼罩，2015年喜临门投资了他们，现在喜临门是他们的最大股东，属于喜临门的并表子公司，但是这几年市场上没有听到太多的消息。

　　做这类的公司还有挺多的，并且这两年也不断出现了一些新的公司，作者就不一一列举了，原理基本相近。

　　在之前的两篇文章中，作者反复强调过，目前人类对神经的研究还处在非常早期的阶段，很多还处在研究阶段，因此，涉及这块的脑机接口公司也想仔细提一提，包括作者原来创业做的植入式脑微电极，在获得医疗器械许可证之前，也只能用于神经科研领域的动物试验上。其核心产品主要包括以下几类：

　　1、在体多通道记录系统，主要是通过多通道电极阵列植入到实验动物头部，将神经元的胞外高频的动作电位信号以及记录电极所在脑区的局部场电位信号实时采集出来，通过多级脑电信号放大，把几微伏的脑电信号放大到几伏，然后经过数模转换，把信号传输到计算机中，通过软件分析所有信号，实现实时分析，为脑中群体神经元编码、存储和提取神经信息提供了时间上的同步，也反映了大脑神经网络信息处理的不同活动模式。所有放大后的脑电信号也可以被记录下来，然后通过系统中传感器得到动物体的准确空间位置，并且相关信息与脑电信息被同步后存入计算机。

　　2、电刺激系统，上面介绍的记录系统是将脑电信号提取出来，而电刺激系统正好与此相反，是对大脑施加一个电刺激信号，以此来研究刺激与大脑反应或身体反应的关系。

　　3、神经成像，主要包括双光子成像、离体钙离子成像等，主要功能也很好理解，就是神经成像用的。

　　4、光遗传学相关，简单介绍下光遗传学的原理：运用工具病毒载体，将光感基因（如ChR2，eBR，NpHR3.0，Arch或OptoXR等）转入到神经系统特定类型的细胞中进行特殊离子通道或GPCR的表达。光感离子通道在不同波长的光照刺激下会分别对阳离子或者阴离子的通过产生选择性，如Cl-、Na+、H+、K+，从而造成细胞膜两边的膜电位发生变化，达到对细胞选择性地兴奋或者抑制的目的，光遗传学的出现使科学家对神经环路的研究更加可控。

　　光遗传学这块涉及的仪器主要包括光遗传刺激系统（光源、可植入光纤、控制器等）及相关软件。

　　5、动物行为学相关，例如视觉系统、迷宫系统、触摸屏系统、行为追踪系统等，其核心功能是通过让动物在特定的环境中，给予相应的刺激，研究其行为。

　　6、手术相关器械，大部分动物试验都是开颅试验，因此需要一定的手术器械支撑，例如手术台、脑立体定位仪（固定颅脑）、开颅器械、手术剪、止血钳、麻醉剂、缝合器械、显微注射器械等。

　　7、电极，分别对应于记录和刺激，电极可分为记录电极和刺激电极，其作用也非常清晰，记录电极主要用于记录神经电信号，刺激电极主要用于给神经以特定的电刺激，关于电极的详细介绍，作者在上篇有更详细介绍，有兴趣请移步：科学家与忽悠—脑机接口真实发展现状（上篇）

　　因为神经科研的圈子比较小，所以做这块产品的人基本都相互熟悉，作者简单列举几个业内比较知名的公司。

　　1、plexon，美国的一家神经电生理公司，在国内有子公司，产品系列比较全，围绕电生理的很多产品都有涉及。

　　2、Blackrock，美国的一家公司，有自己的多通道记录系统，其最知名的是其Utah电极，是第一款、也是目前唯一一款被FDA批准可用于人体的记录电极，国内的灵长类动物试验，用这款电极的很多。

　　3、瑞沃德，做动物行为学和手术相关器械比较多，产品系列比较全，销售铺的比较广。

　　4、枢密科技，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院旗下公司，2014年成立，专注于工具病毒载体研究及AAV临床前研究。

　　6、江苏易格，创始人马博士毕业于复旦大学，后来去了美国blackrock，再后来回国创业，主要做在体多通道记录系统。

　　7、科斗脑机，这家公司是我作为联合创始人参与创立的，主要在植入式脑微电极，包括记录电极和刺激电极及柔性电极，也是目前国内唯一一家专注于植入式脑微电极的厂家。

　　写到这儿，计划中的《脑机接口真实发展现状》的上、中，下三篇文章就写完了，大概从几个月前开始从着手准备写这篇文章，中间翻阅了不少资料，也访谈了一些业内朋友，到现在终于写完，也给了中间催更的读者一个交代。

　　其中上篇主要介绍了复杂系统的概念、神经元的构成及工作方式，目前人类对大脑的认知水平及脑机接口的基础概念；

　　中篇主要介绍了统计力学在脑科学研究中的作用、目前经典的脑机接口范式、以及行业内的明星企业：马斯克的neuralink在做的的具体事情；

　　下篇主要介绍了熵增定理，然后分类介绍了目前脑机接口的典型应用，主要分为：1、针对退行性神经疾病的治疗；2、基于植入式脑机接口的意念控制；3、针对脑卒中、脊髓损伤病人的康复治疗；4、睡眠、教育、娱乐领域；5、神经科研领域；

　　作者尽量用通俗的语言对每个领域背后的应用原理做了解释，以期对于此行业不熟悉的读者能对此行业具有更深的理解，并列举了一些业内公司，因涉及公司比较多，不方便一一联系授权，为避免侵权，本文并未将这些公司的产品以图片形式放在文章中，有兴趣的读者可通过其官网了解其产品。

　　需要注意的是：作者在着手开始写这系列文章时，原本是想要针对不同行业的公司发表一下自己明确的看法的，其中也确实有一些领域存在痛点不痛、没有有效市场需求等问题，但是鉴于本系列文章以科普为主，作者尽量避免将个人主观看法带入到文章之中，所以关于个人对某些细分领域的观点及看法，没有详细展开来讲。

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