助力“梦境重现”“盲人复明”……浦东“黑科技”研究中心+1

一个人做的梦，

在电脑上以视频的形式被重现出来；

生活在黑暗中的盲人，

重新看到了光。

这不是科幻片的剧情，

在复旦大学张江校区，

就可以看到脑机接口

这些令人震撼的研究进展。

一支包含复旦大学8家单位

36位交叉学科科学家的

脑机接口“国家队”，

向实现“脑机交互”发起总攻！

脑机接口是指将人脑与外部设备连接起来，实现人脑与外部设备之间的信息交互。2016年，马斯克创办Neuralink，专攻脑机接口技术。2021年，马斯克展示了一只植入脑机接口的猴子，这只猴子能通过脑电波玩简单的“打砖块”游戏，引起了不小的轰动，也让脑机接口获得了大量关注。

事实上，从1924年，德国精神科医生汉斯·贝格尔在一名颅骨缺陷的病人头皮上记录到了电流计镜面的微小振动，首次记录到脑电波，开启脑机接口相关技术的学术探索时代，到1969年研究员埃伯哈德·费兹设计了游戏，让猴子通过特定思考来触发仪表盘的指针转动，再到马斯克宣布Neuralink脑机接口成功植入第二位人类患者体内，脑机接口探索与发展已近百年。

复旦大学神经调控与脑机接口研究中心主任、类脑智能科学与技术研究院副院长王守岩，长期从事深部脑刺激神经调控、神经信息处理与建模研究，在他看来，脑机接口技术发展路径将经历“读脑”“写脑”“读写交互”“脑智融合”四个阶段。

“读脑”，也就是读取大脑的信号，最常用的是无创方式解读大脑。原先可以用脑电信号来控制鼠标打字或者控制轮椅，近几年开始在脑疾病的治疗、评估上落地应用。比如评估精神疾病，如“抑郁症”的治疗效果，尤其是患者服药后效果的监测；或者从更广泛的角度来说，可以应用脑影像进行脑疾病的诊断。

“写脑”，现在的应用包括植入电极进行脑深部电刺激治疗帕金森病，也包括非植入的40赫兹光刺激调控脑功能减缓阿尔兹海默症病发进程。当然，除了光的调控，还有经颅的直流电刺激、磁刺激，都是对大脑功能的调控和改善。

“读写交互”，就是使脑信息的读取和写入成为一个整体。科学界最近两年发表了几篇重要的论文，核心的观点是——在特定的时间对大脑进行刺激，比如只在病人状况不好的时候进行刺激，就可以对大脑功能实现更加智能化、精准化的调控。那么在抑郁症、疼痛、癫痫等数千万脑疾病患者的治疗当中，脑机交互技术都具备无限的可能，只是目前还处于科研发展的早期阶段。

“脑智融合”则是脑机接口的终极目标，其竞争的是人与数字智能世界的认知交互与融合，将突破人类认识世界的想象。

“Neuralink所研发的植入式脑机接口其实是1.0的‘读脑’阶段，未来也会被李飞飞团队（李飞飞是著名华裔计算机科学家、美国国家工程院院士，被誉为‘AI教母’）所研发的无创脑机接口技术所取代。我们目前的研究已经进展到3.0的‘交互’阶段。”王守岩介绍。

对于大脑本身的解读、理解、研究属于脑科学；和大脑交互，需要有设备、硬件，涉及电子工程学；设备需要放置在大脑表面或者脑中，这又涉及材料学；此外，人工智能、机器学习等对于脑机接口的发展也不可或缺……

脑机接口是典型的交叉学科，因此，要实现脑机交互，就必须克服交叉学科的挑战。

王守岩认为，交叉学科团队的合作要以共同的科学问题为牵引。不论是对神经调控机制及其理论的研究，还是脑机交互神经调控技术研发，乃至脑疾病治疗与康复临床应用，都离不开“脑功能的精准调控”，这正是复旦大学神经调控与脑机接口研究中心要共同研究的科学问题。

围绕解决这一问题，复旦大学神经调控与脑机接口研究中心充分发挥复旦大学学科交叉优势，集聚数据科学、信息科学、交互芯片、系统集成、临床应用等方向交叉学科科学家36位，其中高层次人才领军科学家7位，杰出青年科学家12位。

“我们复旦平台现有的学科包括脑科学、认知神经科学、材料芯片、智能硬件以及脑影像的研究，大脑神经活动解码的研究还有专门的人工智能算法团队。在脑机交互系统、临床应用、电极、芯片、算法等方面都已取得重大研究进展。”王守岩介绍。

复旦大学大数据学院教授付彦伟是这个脑机接口“国家队”的一员，他带领的团队完成了学术界首个功能磁共振成像（fMRI）预训练大模型，为解码记忆、梦境等大脑中产生的视觉想象内容奠定了基础。

工欲善其事，必先利其器。

神经科学领域顶级磁共振设备、人脑连接组学研究定制设备、世界首款5.0T人体全身磁共振系统……走进复旦大学神经调控与脑机接口研究中心，首先会被这些世界顶尖的神经影像设备所震撼。

Terra 7T超高场人体磁共振系统

中心依托单位类脑智能科学与技术研究院已经打造了“脑感知-脑计算-脑调控”相融合的国际一流科研共享平台。

该平台可以实现从微观-介观-宏观尺度研究神经调控与脑机接口神经元、神经核团到神经网络机制的研究能力。

在脑感知方面，该平台拥有高空间、高时间分辨率神经影像设备，可以读取大脑分子、结构、功能的多模态信息。

在脑计算方面，该平台拥有脑疾病全维度数据队列、860亿神经元脑机交互数字脑平台及高性能计算。

在脑调控方面，该平台具备光、声、电、磁等无创神经调控，以及开展手术中、手术后植入式深部脑刺激有创神经调控研究的能力。

“我们这个平台可以支撑复旦大学、上海市乃至全国神经调控及脑机接口领域开展相关科学研究实验。”王守岩表示。