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1、 医药生物/行业专题报告/2025.03.12 请阅读最后一页的重要声明!脑机接口:从简单解码到互动学习 证券研究报告 投资评级投资评级:看好看好(维持维持)最近 12 月市场表现 分析师分析师 张文录 SAC 证书编号:S0160517100001 分析师分析师 邹一瑜 SAC 证书编号:S0160522100001 相关报告 1.全球前沿创新专题报告(四)2025-03-11 2.减肥药市场渗透率有望不断提升 2025-03-10 3.全球前沿创新专题报告(三)2025-03-09 可能可能迎迎来革新的早期行业来革新的早期行业 核心观点核心观点 脑机接口脑机接口在医疗领域具有发展潜力在医疗
2、领域具有发展潜力:脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)技术是一种通过解读大脑信号来控制外部设备的技术,可以直接从大脑获取信息并将其转换为可操作的指令。在医疗保健领域,BCI 可以显著改善患有严重运动障碍或其他神经系统疾病患者的生活质量,具有极大的发展潜力。脑机接口领域全脑机接口领域全球市场规模持续增长球市场规模持续增长,中国市场规模增长较快,中国市场规模增长较快:根据Precedence Research 的统计数据,全球脑机接口市场规模由 2018 年的 12 亿美元,增长至 2023 年 23.50 亿美元,2018 年-2023 年复合增长率达 11.85
3、%,到2033 年全球脑机接口的市场规模将达到 108 亿美元,2023-2033 年复合增长率达到 16.48%。据赛迪顾问的数据,2024 年中国脑机接口市场规模为 32.0 亿元,增长率为 18.8%。随着脑机接口技术创新成果不断涌现,医疗应用场景不断深化,预计 2027 年中国脑机接口市场规模将达到 55.8 亿元,复合增长率为20.29%。医疗领域是脑机接口目前主要的应用领域医疗领域是脑机接口目前主要的应用领域:医疗领域在医疗领域在 2024 年脑机接口年脑机接口领域的市场份额中占比达到领域的市场份额中占比达到 46.14%,根据美国麦肯锡咨询公司估算,预计在2030-2040 年间
4、,全球脑机接口在医疗领域应用的潜在市场规模有望达到 400亿-1450 亿美元,其中严肃医疗的潜在市场规模介于 150 亿-850 亿美元,消费医疗的潜在市场介于 250 亿-600 亿美元。其中医疗保健细分市场的市场份额最高,占比 61.59%,主要应用于治疗睡眠障碍、神经系统疾病、瘫痪患者和研究神经科学等领域。脑机接口系统关键脑机接口系统关键技术及三大挑战:技术及三大挑战:脑机接口技术的应用场景按照信息流向分为脑状态检测、神经调控和对外交互三类。围绕这三类应用场景,脑机接口的关键技术包括采集技术、刺激技术、外控技术、范式编码技术、算法编码技术和系统化技术,其中最关键的是信号采集技术、范式编
5、码技术和算法编码技术。目前目前 BCI 还面临三大挑战:还面临三大挑战:EEG 信号复杂且微弱信号复杂且微弱;信号处理过程繁琐信号处理过程繁琐;解码精度受限解码精度受限。投资投资建议建议:脑机接口领域产品虽大多处于早期阶段,但仍有部分公司的突破进展值得关注。建议关注:诚益通、翔宇医疗及三博脑科。风险提示:风险提示:行业发展速度不及预期;伦理与道德风险;信息安全和隐私泄露风险;法规和标准缺失导致行业不能规范发展的风险。-22%-14%-6%2%10%18%医药生物沪深300 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 2 行业专题报告/证券研究报告 1 脑机接口简介脑机接口简介.5 1.1
6、 脑机接口的基本原理脑机接口的基本原理.5 1.2 脑机接口基本概况脑机接口基本概况.5 1.3 脑机接口的发展历程脑机接口的发展历程.6 1.4 脑机接口的分类脑机接口的分类.7 1.4.1 根据根据输入类型分为输入式和输出式输入类型分为输入式和输出式 BCI.7 1.4.2 依据信号类型分类依据信号类型分类.7 2 脑机接口投资格局脑机接口投资格局.9 2.1 脑机接口领域全球市场规模持续增长脑机接口领域全球市场规模持续增长.9 2.1.1 全球脑机接口市场规模持续增长全球脑机接口市场规模持续增长.9 2.1.2 各国在脑机接口方面的政策支持各国在脑机接口方面的政策支持.9 2.1.3 医
7、疗领域是脑机接口目前主要的应用领域医疗领域是脑机接口目前主要的应用领域.11 2.1.4 全球主要脑机接口技术汇总全球主要脑机接口技术汇总.11 2.2 我国脑机接口处于发展早期,多项政策支持我国脑机接口处于发展早期,多项政策支持.12 2.2.1 我国对脑机接口有多项政策支持我国对脑机接口有多项政策支持.12 2.2.2 中国脑机接口投融资多发生于早期阶段,市场规模稳步提升中国脑机接口投融资多发生于早期阶段,市场规模稳步提升.14 3 脑机接口主要技术介绍及目前发展情脑机接口主要技术介绍及目前发展情况况.15 3.1 脑机接口各系统构成脑机接口各系统构成.15 3.2 脑信号采集技术脑信号采
8、集技术.16 3.2.1 非侵入式电极非侵入式电极.16 3.2.2 侵入式电极材料侵入式电极材料.17 3.3 脑信号刺激技脑信号刺激技术术.18 3.3.1 脑深部电极刺激脑深部电极刺激.18 3.3.2 其他刺激技术的发展其他刺激技术的发展.19 3.4 范式编码技术范式编码技术.21 3.5 解码算法技术解码算法技术.22 3.6 大模型与类脑计算融合到脑电编解码中大模型与类脑计算融合到脑电编解码中.22 3.7 脑机接口与神经调控结合,实现脑机双向交互脑机接口与神经调控结合,实现脑机双向交互.23 4 脑机接口相关公司梳理脑机接口相关公司梳理.23 4.1 海外公司海外公司.24 内
9、容目录 NBnZoOsNvNwPqNqO7NdNbRsQrRsQrMlOqQtQjMpOnO7NoOzQwMnPrRwMqRoM 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 3 行业专题报告/证券研究报告 4.1.1 Neuralink.24 4.1.2 Synchron.25 4.1.3 BrainGate.25 4.1.4 Mindmaze.26 4.2 国内公司国内公司.27 4.2.1 博睿康博睿康.27 4.2.2 强脑科技强脑科技.28 4.2.3 微灵医疗微灵医疗.29 4.2.4 诚益通(诚益通(300430.SZ).30 4.2.5 翔宇医疗(翔宇医疗(688626.S
10、H).31 4.2.6 三博脑科(三博脑科(301293.SZ).31 5 风险提示风险提示.31 图图 1.大脑皮层分区的生理功能大脑皮层分区的生理功能.5 图图 2.传统或狭义的传统或狭义的 BCI(输出式)系统示意图(输出式)系统示意图.6 图图 3.脑机接口的发展历程脑机接口的发展历程.6 图图 4.输入式输入式 BCI 系统示意图系统示意图.7 图图 5.不同信号采集方式电极所处位置不同信号采集方式电极所处位置.8 图图 6.脑机接口全球市场规模快速增长脑机接口全球市场规模快速增长.9 图图 7.脑机接口领域的全球融资情况脑机接口领域的全球融资情况.9 图图 8.医疗领域是脑机接口的
11、主要应用领域(医疗领域是脑机接口的主要应用领域(2024 年)年).11 图图 9.脑机接口在医疗领域的规模会持续增长(亿美元)脑机接口在医疗领域的规模会持续增长(亿美元).11 图图 10.中国脑机接口市场规模稳步提升中国脑机接口市场规模稳步提升.14 图图 11.脑机接口的脑机接口的 2019-2024 年投融资情况年投融资情况.15 图图 12.脑机接口投融资发生于早期阶段(脑机接口投融资发生于早期阶段(2019-2024 年)年).15 图图 13.脑机接口关键技术脑机接口关键技术.16 图图 14.具有超小接触面积的柔性电极具有超小接触面积的柔性电极.18 图图 15.DBS 的发展
12、趋势的发展趋势.19 图图 16.非侵入式脑刺激技术特点及作用机制非侵入式脑刺激技术特点及作用机制.21 图图 17.主要主要 BCI 范式分类范式分类.21 图图 18.卡尔曼滤波器的应用卡尔曼滤波器的应用.22 图表目录 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 4 行业专题报告/证券研究报告 图图 19.类脑计算生态系统类脑计算生态系统.23 图图 20.“双环路双环路”脑机脑机“互学习互学习”.23 图图 21.Neuralink 开发的开发的 Link 脑芯片脑芯片.24 图图 22.受试者在术后通过直播展示自己通过受试者在术后通过直播展示自己通过 Telepathy 游玩文
13、明游玩文明 6的全过程的全过程.24 图图 23.Strentrode 示意图示意图.25 图图 24.BrainGate 神经接口系统神经接口系统.26 图图 25.使用者通过使用者通过 MindMotion GO 平台进行康复训练平台进行康复训练.27 图图 26.无线微创植入脑机接口无线微创植入脑机接口 NEO 系统及其体内机系统及其体内机.27 图图 27.首例植入大脑硬膜外芯片后高位截瘫患者通过无线微创脑机接口成功实现脑控抓握首例植入大脑硬膜外芯片后高位截瘫患者通过无线微创脑机接口成功实现脑控抓握.28 图图 28.BrainCo 智能仿生手智能仿生手.29 图图 29.公司核心部件
14、展示公司核心部件展示.30 图图 30.公司脑机接口上下肢主被动康复系统展示公司脑机接口上下肢主被动康复系统展示.30 表表 1.三种脑机接口的对比三种脑机接口的对比.8 表表 2.各国家或地区对脑机接口的支持政策及资金投入各国家或地区对脑机接口的支持政策及资金投入.10 表表 3.全球主要脑机接口技术汇总全球主要脑机接口技术汇总.12 表表 4.我国对脑机接口的政策支持我国对脑机接口的政策支持.13 表表 5.常见非侵入式电极对比常见非侵入式电极对比.17 表表 6.侵入式电极的对比侵入式电极的对比.18 表表 7.神经调控技术在医疗健康领域的应用神经调控技术在医疗健康领域的应用.20 谨请
15、参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 5 行业专题报告/证券研究报告 1 脑机接口脑机接口简介简介 1.1 脑机接口的基本原理脑机接口的基本原理 大脑皮层的生理功能和电生理活动是脑机接口的两大主要原理。电生理活动是指基于神经元之间化学信号和电信号的发送与接收。大脑位于脑的前部,由位于中心区域的白质和灰质构成,大脑是脑中最大的部分,被大脑皮层覆盖。大脑皮层可分为两个半球,通常由感觉区、运动区和关联区组成,不同分区的神经元对应不同的生理功能。图1.大脑皮层分区的生理功能 数据来源:神经时讯、财通证券研究所 神经元之间通过电信号传导,脑机接口可通过采集电信号,将其转化为电流从而构建对机器的调
16、控,对不同大脑皮层分区的信号采集及信号刺激可实现不同的功效。1.2 脑机接口基本概况脑机接口基本概况 脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)技术是一种通过解读大脑信号来控制外部设备的技术,旨在直接从大脑获取信息并将其转换为可操作的指令。而在医疗保健领域,该技术可以显著改善患有严重运动障碍或其他神经系统疾病患者的生活质量,具有极大的发展潜力。脑机接口作为多学科交叉的前沿技术,已引起全球广泛关注。2022 年 10 月,国家药品监督管理局公布了人工智能医疗器械创新人物,多项脑机接口项目入围,标志着我国脑机接口相关医疗器械产品开始从“实验室”走向“实际应用”。谨请参阅尾
17、页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 6 行业专题报告/证券研究报告 图2.传统或狭义的 BCI(输出式)系统示意图 数据来源:脑机接口的发展现状及未来展望程和平、财通证券研究所 1.3 脑机接口的发展历程脑机接口的发展历程 BCI 技术的起源可以追溯到 20 世纪初,德国科学家 Hans Berger 发明了脑电图(EEG)为记录和研究大脑电活动提供了工具。脑机接口技术的发展历程可以分为四个关键阶段:1960 年年-1970 年年(探索阶段)(探索阶段):该阶段的研究主要集中在如何从脑电图中提取信号,并探索其潜力;1970 年年-1990 年年(技术发展)(技术发展):初期研究集中在侵入性
18、方法上,如移动光标,后期研究开始转向非侵入性方法,如使用脑电图记录大脑活动;1990 年年-2020 年(应用初期)年(应用初期):随着计算能力和信号处理技术的进步,解码大脑信号的精度和效率得到了显著提升;2020 年年-至今(攻坚突破期):至今(攻坚突破期):多个脑机接口公司和研究机构实现了“半侵入式”脑机接口技术的突破,“半侵入式”脑机接口有望成为未来发展的主流。图3.脑机接口的发展历程 数据来源:前瞻产业研究院、财通证券研究所 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 7 行业专题报告/证券研究报告 1.4 脑机接口的分类脑机接口的分类 1.4.1 根据输入类型分为输入式和根据输
19、入类型分为输入式和输出式输出式 BCI 输出式 BCI 是指利用中枢神经系统产生的信号,在不依赖外周神经或肌肉的条件下,把用户的感知觉、表象、认知和思维等直接转化为动作,在人脑(含人与动物脑)与外部设备之间建立直接的交流和控制通道,其目的主要是为疾病患者、残障人士和健康个体提供可选的与外部世界通信和控制的方式,以改善或进一步提高生活质量。输入式 BCI 主要由外部设备或机器绕过外周神经或肌肉系统直接向大脑输入电、磁、声和光等刺激或神经反馈,以调控中枢神经活动。如深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)、经颅磁刺激(transcranial magnetic stimu
20、lation,TMS)、经颅电刺激(transcranial electrical stimulation,TES)和经颅超声刺激(transcranial ultrasound stimulation,TUS)等方式。输入式 BCI 和输出式 BCI 均可由神经反馈构成交互式的闭环系统,以输出式为主还是以输入式为主,主要取决于所设计的 BCI 的功效。图4.输入式 BCI 系统示意图 数据来源:中国信通院、前瞻产业研究院、财通证券研究所 1.4.2 依据信号类型分类依据信号类型分类 根据脑机接口的信号采集方式可分为侵入式、半侵入式和非侵入式。非侵入式脑机接口使用大脑外部测量的无创脑信号,例如
21、脑电图和功能性近红外光谱。侵入式脑机接口需要通过手术将传感器阵列或电极植入头皮下的灰质内以解码大脑信号。半侵入式脑机接口也需要植入到颅腔内,但是位于灰质外,一般将采集电极附着在大脑皮层上。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 8 行业专题报告/证券研究报告 图5.不同信号采集方式电极所处位置 数据来源:思宇 MedTech、财通证券研究所 侵入式传感器靠近神经细胞,擅长捕获精确的高频信号,表现为超过 300Hz 的频率。但成本较高,且植入的传感器极易引发免疫反应和炎症反应从而导致信号质量下降。而非侵入式的传感器由于缺乏与神经元的直接接触,使得空间分辨率较低,且易受外部环境干扰。表1
22、.三种脑机接口的对比 信号采集信号采集方式方式 电生理信号电生理信号的记录位置的记录位置 检测的电生理信检测的电生理信号类型号类型 设备归设备归属类型属类型 机理机理 信号覆盖的信号覆盖的神经元数量神经元数量 蕴含的蕴含的功能信功能信息息 安全安全性性 其他其他 侵入式 皮层组织内 尖峰脉冲和局部场电位(Spikes&LFPs)三类医疗器械 通过手术等方式将信号采集装置(电极)直接植入患者大脑皮层+成本更高,安全风险更高(极容易引发免疫反应和炎症反应,从而导致信号质量下降)半侵入式 皮层表面 皮层脑电(ECoG)三类医疗器械 通过手术方式植入电极,单电机处于颅腔内,未达到大脑皮层+介入侵入式与
23、非侵入式之间 非侵入式(占比86.03%)头皮 脑电(EEG)二类医疗器械 无需手术,只需将电极附着在头皮上+空间分辨率低,易受外部环境干扰 数据来源:前瞻产业研究院、孚腾资本、财通证券研究所 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 9 行业专题报告/证券研究报告 2 脑机接口脑机接口投资格局投资格局 2.1 脑机接口领域脑机接口领域全球全球市场规模持续增长市场规模持续增长 2.1.1 全球脑机接口市场规模持续增长全球脑机接口市场规模持续增长 近年来,脑机接口技术成为全球科技前沿领域中最受瞩目的增长点之一,随着神经科学、人工智能和微电子技术的迅速发展,BCI 技术正逐渐从实验室走向商
24、业化应用。根据 Precedence Research 的统计数据,全球脑机接口市场规模由 2018 年的12亿美元,增长至2023年23.50亿美元,2019年-2023年复合增长率达11.85%。根据 Precedence Research 的预测,到 2033 年全球脑机接口的市场规模将达到 108亿美元,2023-2033 年复合增长率达到 16.48%。在脑机接口三种类型中,非侵入仍是脑机接口目前主要的研究方向,根据 Grand View Research 的统计数据,2023 年非侵入式 BCI 市场规模达 17.23 亿美元,占整体市场 86.03%,预计在 2023-2030
25、年间快速增长。图6.脑机接口全球市场规模快速增长 图7.脑机接口领域的全球融资情况 数据来源:脑机接口的发展现状及未来展望程和平、财通证券研究所 数据来源:脑机接口的发展现状及未来展望程和平、财通证券研究所 从 2005 年到 2014 年,进入脑机接口领域的资金十分有限,每年平均仅通过三项,交易筹集约 2400 万美元的资金。该行业从 2016 年开始加速发展,并且在此后几年中经历了多个超过一亿美元的大规模融资轮次,2021 年融资额达到 7.5 亿美元。经历 2022 年轻微下滑后,2023 年融资额再次接近 2021 年,在 2023 年 Neuralink D 轮融资获得 3.23 亿
26、美元,2015-2023 年间,神经假体和神经植入物领域的投资额最高,达到 13 亿美元,其中超过一半由 Neuralink 贡献。2.1.2 各国在脑机接口方面的政策支持各国在脑机接口方面的政策支持 二十一世纪以后,脑机接口技术随着半导体等电子信息技术的发展,脑机接口的落地实现愈发成为可能,应用场景也被无限拓展,美国启动“大脑研究计划”,欧盟发起“人类脑计划”,日本执行“Brain/MINDS 计划”。020406080100120亿美元亿美元 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 10 行业专题报告/证券研究报告 表2.各国家或地区对脑机接口的支持政策及资金投入 国家国家/地区
27、地区 政策时政策时间间 政策政策 负责机构负责机构 支持项目支持项目 资金投入资金投入 政策解读政策解读 美国 2013.4“脑计划”政府 BRAIN initiative 1.0 启动资金逾 1 亿美元,计划 12年投入 45 亿美元 旨在探索人类大脑工作机制、绘制脑活动全图,推动创新神经技术开展大脑研究 NSF 资助项目达 228 项,占比63%资助金额约 3.5亿美元 DARPA“革命性假肢”“可靠神经接口技术”“基于系统的神经技术新型疗法”等几十个神经相关项目 总投入金额超10 亿美元 2014 BRAIN 计划2025:科学愿景 NIH 资助 200 个新项目 支持总金额超 4亿美元
28、 详细规划 NIH 脑科学计划的研究内容和阶段性目标 2019 大脑计划与神经伦理学:促进和增强社会中神经科学的进步 NIH BRAIN initiative 2.0 已投入 24 亿美元,预计到2026 年总投资将达到 50 亿美元 旨在加强对大脑细胞类型及访问工具的理解和研发,以帮助进一步解码大脑复杂的工作机制 2022 多个脑机接口项目 NIH 欧盟 2013.10“人脑计划”19 个国家的155 个研究机构 HBP 已投入近 6.07亿欧元,规划总投入 10 亿欧元 旨在建立先进的信息技术、建模技术和超级计算平台,推动对人类大脑的模拟和理解,期待在人脑图谱绘制、癫痫和帕金森治疗方面有所
29、突破 2022.3 数字大脑研究的未来十年:技术与计算交叉领域的脑科学愿景 概述未来十年神经科学与前沿技术、计算科学交叉下的发展愿景,同时还呼吁建立相应的研究与创新伦理框架,以识别和解决相关研究可能引发的道德和社会问题 日本 2014.6“脑/思维”计划 MEXT,AMED“Brain/MINDS”计划每年投入2700 万-3600 万美元,为期 10年共计 2.63 亿美元 旨在通过研究狨猴建立脑发育及疾病发生的动物模型,加快对人类大脑疾病,尤其是阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病的研究 2018.9“Brain/MINDS Beyond”-研究对象拓展到人类大脑,并推动神经科学与计算技
30、术的深度融合 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 11 行业专题报告/证券研究报告 国家国家 政策时政策时间间 政策政策 负责机构负责机构 支持项目支持项目 资金投入资金投入 政策解读政策解读 日本 2023“脑与神经科学整合计划”MEXT“脑与神经科学整合计划”持续 6 年,计划申请约 100 亿日元预算 旨在运用数字化技术再现人脑结构,为脑科学相关疾病提供新的治疗方法 韩国 2016.5“脑计划”(KBI)MSIT KBI 投入 3 亿美元 旨在推进脑科学与促进脑科学与产业的互动,开发适用与基础和临床研究的创新型神经技术,并对神经退行性疾病进行临床研究 2021.8 脑科学研
31、究开发投入战略-指出脑科学已成为提升公民生活质量、主导第四次工业革命的核心领域,将加大对脑科学研发的投入,支持脑机接口等新型融合技术开发 2022.12 数字生物创新战略 MSIT,NRF 数字生物创新战略 自 2023 年起的十年,计划投入4000 亿韩元研发经费 提出要通过人工智能、大数据等先进数字技术与生物技术,加速生物领域的创新,重点研发脑机互动、脑功能和疾病可视化、脑电信号处理和分析技术、电子药物、数字疗法等。数据来源:脑机接口技术重点领域应用及其社会影响肖松、财通证券研究所 2.1.3 医疗领域是脑机接口目前主要的应用领域医疗领域是脑机接口目前主要的应用领域 根据美国麦肯锡咨询公司
32、估算,预计在 2030-2040 年间,全球脑机接口在医疗领域应用的潜在市场规模有望达到 400 亿-1450 亿美元,其中严肃医疗应用的潜在市场规模介于 150 亿-850 亿美元,消费医疗应用的潜在市场介于 250 亿-600 亿美元。而医疗领域也是脑机接口的主要应用领域,医疗保健细分市场的市场份额最高,占比 61.59%,主要应用于治疗睡眠障碍、神经系统疾病、瘫痪患者和研究神经科学等领域,按最终用途,医疗领域在 2024 年市场份额中占比达到 46.14%。图8.医疗领域是脑机接口的主要应用领域(2024 年)图9.脑机接口在医疗领域的规模会持续增长(亿美元)数据来源:Grand Vie
33、w Research、财通证券研究所 数据来源:麦肯锡咨询、财通证券研究所 2.1.4 全球主要脑机接口技术汇总全球主要脑机接口技术汇总 46%54%医疗非医疗0 040040080080012001200160016002030E2030E2040E2040E消费医疗消费医疗严肃医疗严肃医疗 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 12 行业专题报告/证券研究报告 根据 TruthMed 整理的数据,目前已形成的脑机接口产品主要可分为两大类,一类产品用于消费医疗,一类用于严肃医疗。消费医疗多采用非侵入式的脑机接口,严肃医疗部分多用于解决运动功能障碍,目前瘫痪患者、严重运动障碍患者也
34、是产品开发的集中区域。目前对于阿尔茨海默症、帕金森病等神经退形性疾病的干预治疗的产品开发多处于早期阶段。表3.全球主要脑机接口技术汇总 所处阶段所处阶段 产品名称产品名称 适应症适应症 技术路线技术路线 已经形成产品的脑机接口 Dreamgear 绘梦仪 梦境解析与心理健康干预 脑信号捕捉+AI 模型解析 Neuralink Blindsight 失明患者 高密度微电极阵列+视觉皮层直接刺激 Kernel 光学脑机接口设备 阿尔茨海默症、帕金森病等神经退行性疾病早期诊断 近红外光采集脑信号+AI 解析 Emotiv 脑电图设备 健康管理、认知训练、智能家居 脑电波采集+AI 解码 清华大学洪波
35、团队(NEO 无线微创脑机接口)高位截瘫、脊髓损伤 微创植入+无线信号传输 中山大学脑控外骨骼机器人 瘫痪患者 实时脑信号解码+外骨骼机械交互 上海脑虎科技 语言功能障碍 高通量柔性脑机接口+语言信号实时解码 Synchron 瘫痪患者、数字设备控制 经血管植入的 BCI,Stentrode 植入物 Motif Neurotech 低侵入性 BCI 应用 脑接口仅穿透颅骨,提供更低侵入性的 BCI 技术 Bitbrain 神经营销、认知增强 非侵入性脑电图技术 Cognixion 严重运动障碍患者、沟通互动 基于脑电图的沟通互动系统 InBrain Neuroelectronics 神经系统疾
36、病 基于石墨烯的高分辨率皮层接口 BrainCo 认知训练,焦虑与注意力障碍 认知训练产品 FocusCalm,专注于增强专注与冷静性 尚未形成产品的脑机接口 中科院脑科学卓越中心 帕金森病、抑郁症 介入式脑机接口+超柔性电极 MIT McGovern 脑研究所 帕金森病、抑郁症 超微电极阵列+闭环动态调节 Backrock Neurotech 研究用途、家用 BCI 应用 可便携 BCI 设备、提供家用研究应用 Precision Neuroscience 瘫痪、神经损伤恢复功能 高分辨率皮层接口,1024 个电极 Paradromics 瘫痪、神经损伤恢复功能 高分辨率皮层接口,患者登记系
37、统 数据来源:TruthMed、财通证券研究所 2.2 我国脑机接口处于发展早期,多项政策支持我国脑机接口处于发展早期,多项政策支持 2.2.1 我国对脑机接口我国对脑机接口有多项有多项政策支持政策支持 我国脑机接口相关研究始于二十世纪九十年代末,清华大学创建了基于稳态视觉诱发电位(SSVEP)的脑机接口新范式。目前,这一范式已经成为无创脑机接口三种主要范式之一。出于谨慎和科学严谨的原则,直到 2023 年以前我国脑机接口 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 13 行业专题报告/证券研究报告 产业都处于理论技术层面和动物实验上的安全性和有效性验证,2023 年我国才有首例人体临床
38、应用。进入 2024 年,我国出台首个脑机接口研究伦理指引并发布了 脑机接口标准化技术委员会筹建方案,以指导脑机接口研究和应用的合规开展。根据我国规划,预计在 2030 年将在脑机接口产业取得产品和技术的突破。表4.我国对脑机接口的政策支持 发布日期发布日期 政策名称政策名称 主要内容主要内容 2025.1 关于全面深化药品医疗器械监管改革促进医药产业高质量发展的意见 对临床急需的细胞与基因治疗药物、境外已上市药品、联合疫苗、放射性药品、珍稀濒危药材替代品的申报品种,以及医用机器人、脑机接口设备、放射性治疗设备、医学影像设备、创新中医诊疗设备等高端医疗装备和高端植介入类医疗器械,予以优先审评审
39、批。2024.7 脑机接口标准化技术委员会筹建方案 拟邀请脑机接口领域企业、科研院所、高校等产业和技术专家担任委员,并明确了三大工作计划:一是优化完善标准化路线图,即明确脑机接口研制优先次序并统筹推进脑机接口标准制定;二是加快关键技术标准研制,即在明确优先次序的基础上围绕脑电采集、信号获取/处理、信号输出/执行等环节的各项标准开展研究;最后是推动标准宣贯实施,即引导企业在研发、生产、管理等环节对标达标。2024.5 信息化标准建设行动计划(2024-2027年)完善云计算标准,加快量子信息标准布局,推进脑机接口标准研究,加快建设下一代互联网、Web3.0、元宇宙等新兴领域标准化项目研究组,推进
40、基础类标准研制,探索融合应用标准。推进脑机接口标准研究,加强输入一输出接口、脑信息编解码算法、脑信息安全与隐私保护等关键技术和应用标准研制。2024.2 脑机接口研究伦理指引 明确开展脑机接口研究,应确保研究具有社会价值,应主要致力于修复型脑机接口技术,强调通过技术的发展服务公众的健康需求。2024.1 关于推动未来产业创新发展的实施意见 突破脑机融合、类脑芯片、大脑计算神经模型等关键技术和核心器件,研制一批易用安全的脑机接口产品,鼓励探索在医疗康复、无人驾驶、虚拟现实等典型领域的应用。2023.8 新产业标准化领航工程实施方案(2023-2035 年)开展脑机接口标准化路线图研究。加快研制脑
41、机接口术语、参考架构等基础共性标准。开展脑信息读取与写入等输入输出接口标准,数据格式、传输、存储、表示及预处理标准,脑信息编解码算法标准研究。开展制造、医疗健康、教育、娱乐等行业应用以及安全伦理标准预研。2022.10 虚拟现实与行业应用融合发展行动计划(2022-2026 年)重点推动由内向外追踪定位技术研究,发展手势追踪、眼动追踪表情追踪、全身动捕、沉漫声场、高精度环境理解与三维重建技术加强肌电传感、气味模拟、虚拟移动、触觉反馈、跨机接口等多通道交互技术研究,促进感知交互向自然化、情景化、智能化方向发展。2022.8 “十四五”国家科学技术普及发展规划 面向关键核心技术攻关,聚焦国家科技发
42、展的重点方向,强化脑科学、量子计算等战略导向基础研究领域的科学,引导科研人员从实践中提炼重大科学问题,为科学家潜心研究创造良好的氛围。发布日期发布日期 政策政策名称名称 主要内容主要内容 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 14 行业专题报告/证券研究报告 2022.4 “十四五”国民健康规划 面向人民生命健康,开展卫生健康领域科技体制改革试点,启动卫生健康领域科技创新 2030一重大项目,“十四五”重点研发计划够国家科技计划,实施“脑科学与类脑研究”等重大项目以及“常见多发病防治研究”、“生育健康及妇女儿童健康保障”等重点专项。2021.12 “十四五”国家老龄事业发展和养老服
43、务体系规划 发展健康促进类康复辅助器具。加快人工智能、脑科学、虚拟现实可穿戴等新技术在健康促进类康复辅助器具中的集成应用。发展外骨略康复训练、认知障碍评估和训练、沟通训练、失禁康复训练、运动肌力和平衡训练、老年能力评估和日常活动训练等廉复辅助器具。2021.10 “十四五”国家知识产权保护和运用规划 促进知识产权高质量创造。健全高质量创造支持政策,加强人工智能、量子信息、集成电路、基础软件、生命健康、脑科学、生物育种,空天科技、深地深海探测等领域自主知识产权创造和储备。2021.9 专业技术人才知识更新工程实施方案 瞄准量子信息、生命健康、脑科学、生物育种、空天科技、深地深海等前沿领域,攻坚关
44、健核心技术,推动传统产业高端化、智能化、绿色化,按照高水平、小规模、重特色的要求,主要面向中高层次专业技术人员和经营管理人员,每年举办 300 期左右国家级高级研修班,培养培训 2 万名左右高层次专业技术人才和经营管理人才,培养造就一批素质优良、创新能力强、具有较强竞争力的专业技术人才。数据来源:中商产业研究院、财通证券研究所 2.2.2 中国脑机接口投融资多发生于早期阶段,市场规模稳步提升中国脑机接口投融资多发生于早期阶段,市场规模稳步提升 根据赛迪顾问的数据,2024年中国脑机接口市场规模为32.0亿元,增长率为18.8%。随着脑机接口技术创新成果不断涌现,医疗应用场景不断深化,预计 20
45、27 年中国脑机接口市场规模将达到 55.8 亿元,复合增长率达到 20.29%。图10.中国脑机接口市场规模稳步提升 数据来源:赛迪顾问、财通证券研究所 2019 年以来,中国脑机接口行业一级市场投融资较为活跃,2021 年与 2022 年属于爆发期,两年投融资事件数超 30 次,融资总额 13.23 亿人民币,2024 年脑机接口领域投融资活动虽然仍保持一定的活跃度,但相较2021年与2022年的爆发期,融资事件数和融资金额均有所下降。据 IT 桔子数据显示,2024 年已披露脑机接口投资事件共 3 起,融资总额 1.6 亿元。进入 2025 年,根据阶梯医疗 StairMed 消0%5%
46、10%15%20%25%01020304050602022202320242025E2026E2027E市场规模(亿元)市场规模(亿元)YOY 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 15 行业专题报告/证券研究报告 息,阶梯医疗宣布完成 3.5 亿人民币的 B 轮融资,这是中国侵入式脑机接口行业历史上最大的一笔融资,可进一步推动脑机接口的发展和商业化进程。图11.脑机接口的 2019-2024 年投融资情况 图12.脑机接口投融资发生于早期阶段(2019-2024 年)数据来源:IT 桔子、财通证券研究所 数据来源:IT 桔子、财通证券研究所 3 脑机接口主要技术介绍及目前发展情况
47、脑机接口主要技术介绍及目前发展情况 3.1 脑机接口各系统构成脑机接口各系统构成 BCI 系统不仅仅是单纯的技术集合,涉及多类技术和学科的综合交叉,是一个复杂的科学与工程系统。BCI 系统集成了神经科学、信号处理、计算机科学、人工智能以及电子工程等多个领域的知识。脑机接口技术的应用场景按照信息流向分为脑状态检测、神经调控和对外交互三类。围绕这三类应用场景,脑机接口的关键技术包括采集技术、刺激技术、外控技术、范式编码技术、算法编码技术和系统化技术,其中最关键的是信号采集技术、范式编码技术和算法编码技术。目前还面临三大挑战:目前还面临三大挑战:1)EEG 信号复杂且微弱:信号复杂且微弱:EEG 信
48、号是一种多维、非线性的脑电活动,频率较低且信号幅度较小,极易受到环境和生理因素的影响,这使得有效信号的提取变得十分困难。2)信号处理过程繁琐:信号处理过程繁琐:传统的 BCI 系统需要依赖大量手工特征提取和预处理步骤才能获得可靠的解码效果。然而,手工设计的特征提取方法往往需要专业知识,且难以适应不同用户和任务。3)解码精度受限:解码精度受限:由于脑信号的多样性和个体差异,传统 BCI 在解码精度方面仍存在很大局限,尤其是在复杂的运动想象和情感识别任务中。03690246810201920202021202220232024投资事件:起投资事件:起融资金额:亿元融资金额:亿元0481216投资个
49、数投资个数 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 16 行业专题报告/证券研究报告 图13.脑机接口关键技术 数据来源:中国信通院、财通证券研究所 3.2 脑信号采集技术脑信号采集技术 3.2.1 非侵入式电极非侵入式电极 随着集成电路技术的快速发展以及电路与神经科学融合研究的持续探索,脑信号采集技术朝着微型化、轻量化、高通量、分布式采集的方向不断前进。植入式与非植入式脑机接口系统通过电极与采集硬件对脑信号进行采集、处理和解码,从而实现对脑科学基础理论、脑疾病以及脑控外设的探索与研究。脑电电极是用来传递或记录脑部电势分布及变化的传感器,非侵入式电极不需要进行手术植入,直接放置于头皮
50、上即可进行脑电信号采集,其安全无创特性更易被使用者接受。按类型主要分为湿电极、干电极和半干式电极三类。干电极:传统的无创脑电采集系统,脑电帽形态,需要在每个电极上涂抹导电膏,使用与维护很麻烦;湿电极:使用简单,相比于干电极其阻抗较低,信号质量较高;半干电极:介于干电极与湿电极之间,使用时加入导电的湿介质,但是存在介质蒸发较快,使用较为复杂等问题。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 17 行业专题报告/证券研究报告 表5.常见非侵入式电极对比 类型类型 技术路线技术路线 材料材料 通道量级通道量级 应用场景应用场景 优缺点优缺点 湿电极 凝胶类 Ag/AgCl 数十通道量级 临床脑
51、电图采集,科研 EEG采集 优点:阻抗低,信号好,目前临床与科研的“金标准”;缺点:使用需要专人涂抹导电凝胶,准备时间长,十分不便 干电极 微针式 金银铂铱等贵金属材料 数十通道量级 科研;临床用于诊断癫痫、中风等;康复、运动训练等;智能控制(机械臂、无人机等)优点:使用便捷,稳定性好,主要用在智能控制场景;缺点:制造复杂,微针尖峰易碎、断裂引起感染 电容式 金属类材料 优点:无皮肤直接接触,可用于有发区域;缺点:振幅低、阻抗极高、运动伪影高导致信号质量一般 梳齿状 聚合物+碳等掺杂 优点:使用便捷、柔性接触,可用于有发区域脑电采集用;缺点:电学特性不佳,信号质量较差,长时间使用舒适度差 半干
52、电极 压力式 聚氨酯/水凝胶等多孔材料 数十通道量级 科研;临床用于诊断癫痫、中风等;康复、运动训练等;智能控制(机械臂、无人机等)优点:比湿电极使用更为便捷,比干电极的信号质量更好;缺点:压力驱动电解液释放,释放不太可控 毛笔式 聚碳酸酯/聚酰胺等聚合物 优点:可控释放电解液,阻抗稳定,信号质量好;缺点:需定时添加电解液,使用便捷性一般 充放式 新型凝胶 优点:电解液释放更为智能,接触皮肤时才会释放;缺点:力学性能较弱,有时会接触不良,导致信号质量低 数据来源:和义广业创新平台、财通证券研究所 3.2.2 侵入式电极材料侵入式电极材料 侵入式微电机是脑机交互的关键基础,通过将以离子为载体的神
53、经电信号转换为以电子为载体的电流或电压信号,从而获取大脑神经电活动信息。植入到大脑中的微电极可以高空间分辨率和时间分辨率方式,精确记录电极附近单个神经元的动作电位,从而实时监测大脑活动,传统的侵入式电极由金属和硅等硬质材料制备,形成了以密西根电极和犹他电极为主的硬质电极。随着微纳加工技术和电极材料不断发展,微电极趋向于柔性、小型化、高通量和集成化发展,形成以微丝电极、硅基电极和柔性电极为主的多元化发展局面。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 18 行业专题报告/证券研究报告 图14.具有超小接触面积的柔性电极 数据来源:脑机接口社区、财通证券研究所 植入式皮质内微电极可以记录神经
54、元快速变化的动作电位。在体神经活动记录方法通常具有较高的时间或空间分辨率,但通常不能兼顾。高质量记录神经信号的能力是对可植入电极的基本要求,长时间记录时保持稳定是慢性种植的必要条件,高通量高密度记录能力是解码大脑信号的关键,在更大范围应用时多模态记录/刺激和多区域应用的能力是扩展要求。表6.侵入式电极的对比 类型类型 材料材料 通道量级通道量级 信号信号种类种类 应用场景应用场景 问题点问题点 微线电极 金属微线、碳纳米材料、聚合物 可达万通道量级(仅头端为采集信号区域)LFP 科研、康复控制 基础版本微线电极通道数较低,制造成本高,阻抗较高 犹他阵列电极 硅针阵列 数百通道量级(多个微线电极
55、阵列)LFP 科研、康复控制 通道数较少,只能采集皮层电信号 密歇根电极 硅基金属触点 数千通道量级(记录同一个方向不同深度电信号)LFP、AP 科研、康复控制 创伤较大、无法闭合颅骨 贴附式电极 金铂触点、碳纳米材料、聚合物 千通道量级 ECoG 术中监测、术前诊断、康复控制 通道数存在上限,信号质量不如植入式 脑深部电极 铂金触点、碳纳米材料-脑深部刺激、癫痫病灶定位 电极易发生移位 数据来源:和义广业创新平台、财通证券研究所 3.3 脑信号刺激技术脑信号刺激技术 3.3.1 脑深部电极刺激脑深部电极刺激 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 19 行业专题报告/证券研究报告
56、脑深部电极刺激(DBS)是一种非常具有代表性的植入式电极刺激技术,DBS 通过植入体内的脑起搏器发放弱电脉冲,刺激癫痫、帕金森的病灶脑区,抑制病灶区神经元的异常无规则放电,进而抑制相关症状,使患者恢复自如活动和自理能力。目前 DBS 技术已广泛应用于治疗晚期帕金森病、肌张力障碍、特发性震颤、妥瑞综合征等运动障碍性疾病。另外,针对采用药物和手术方式无法治疗的某些难治性精神障碍病症,如慢性顽固性疼痛 DBS 也是首选疗法。目前已经从传统的 DBS 发展出了定向电极可在水平平面调整刺激场、生物相容性提升、IPGs 技术创新多项新技术,可充电 DBS 和自适应 DBS 的开发也为患者护理和神经调控平台
57、的发展产生了积极影响。随着全球抑郁症患者比例的升高,DBS系统也有望成为日后治疗抑郁症或干预情绪的重要手段。图15.DBS 的发展趋势 数据来源:脑机接口社区、财通证券研究所 3.3.2 其他刺激技术的发展其他刺激技术的发展 脑刺激技术也可以分为侵入式电刺激技术和非侵入式电刺激技术,其中侵入式电刺激 DBS、SNM、VNS、SCS、CCS 目前国内外已有相关临床试验找到具有优效性的适应症。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 20 行业专题报告/证券研究报告 表7.神经调控技术在医疗健康领域的应用 神经调控技术神经调控技术 国内外临床试验验证优效性适应症国内外临床试验验证优效性适应
58、症 侵入式 脑深部电刺激(DBS)亨廷顿舞蹈病、精神分裂症、难治性强迫症、难治性抑郁症、阿尔茨海默症、耳鸣、抽动秽语综合征、成瘾 骶神经电刺激(SNM)间质性膀胱炎/膀胱疼痛综合征、便秘、神经源性膀胱、非神经源性非梗阻性排尿困难 迷走神经电刺激(VNS)耳鸣、纤维肌痛综合征、心力衰竭、慢性和急性丛集性头痛、偏头痛 脊髓神经电刺激(SCS)内脏痛、中枢催醒、顽固性心绞痛、改善肠胃功能、脏器功能保护、周围血管性疾病 背根神经节电刺激(DRGS)无 外周神经电刺激(PNS)无 反应性神经电刺激(RNS)无 脑皮层电刺激(CCS)癫痫、顽固性疼痛、抑郁症、耳鸣、脑卒中后神经功能的恢复、脑瘫 胃电刺激(
59、GES)无 非侵入式 经颅直流电刺激(tDCS)抑郁症、疼痛、难治性强迫症、阿尔茨海默症、酒精使用障碍、肥胖、小脑共济失调 经颅交流电刺激(tACS)强迫症、阿尔茨海默症 经皮胫神经电刺激(PTNS)膀胱过度活动症、慢性肛门裂 经颅随机噪声刺激(tRNS)无 数据来源:前瞻产业研究院、财通证券研究所 除了侵入式脑刺激技术的进展外,非侵入式脑刺激技术近两年也有不错的进展。常见的非侵入式脑刺激技术包括重复经颅磁刺激(rTMS)、经颅直流电刺激(tDCS)、经颅交流电刺激(tACS)、感觉刺激、光生物调节和经颅聚焦超声。以下为各技术的特点和机制。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 21
60、 行业专题报告/证券研究报告 图16.非侵入式脑刺激技术特点及作用机制 数据来源:The emerging field of non-invasive brain stimulation in Alzheimers disease-Brain、财通证券研究所 3.4 范式编码技术范式编码技术 大脑的各种思维与响应活动千变万化,且同时发生,因此很难直接从中准确解码特定类型的活动。在脑机接口系统中,用范式来表征对预定义的大脑意图的编码方案。范式定义为:在编码任务中,对希望识别的大脑意图用可检测、可区分、可采集的脑信号予以对应,从而实现对大脑意图的可识别输出。由于脑信号非常微弱,特别是非植入式脑信号
61、中的典型代表头皮脑电仅为V 级,且能够采集的通道数十分有限,因此 BCI 范式的主要研究目标是通过特定的任务或模式,增强使用者的脑意图响应信号强度,而为后续的算法识别提供便利,最终实现更高效、更准确的 BCI 系统应用。图17.主要 BCI 范式分类 数据来源:脑机接口社区、财通证券研究所 根据输入信号的神经通路不同,现有的交互控制类 BCI 范式(主动式脑机接口范式)可以分为基于运动节律的 BCI、听觉 BCI 和视觉 BCI 等类型。近年来,随着 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 22 行业专题报告/证券研究报告 技术的不断进步,BCI 的概念也在不断扩展,采用 BCI 技
62、术对不同脑状态进行监测判断的被动式 BCI 范式得到了更深入的研究。目前研究比较深入的被动式 BCI范式包括情绪状态、注意力状态、睡眠状态、疲劳状态等。3.5 解码算法技术解码算法技术 BCI 系统具备脑信号分析功能,即对采集到的脑信号进行实时处理,并分析解码其中的脑意图或脑状态,具体包括对脑信号进行降噪预处理,特征提取,最终采用黎曼流形、传统机器学习、深度学习等方法进行脑意图或脑状态的解码识别。卡尔曼滤波器是当前主流解码方法,优点是算法简单,且不需要考虑神经元具体编码内容即可解码,可以实时快速解码。缺点在于解码效果一般,每次试验之前都需较长的校准时间,且卡尔曼滤波解码的鲁棒性(鲁棒性是指脑机
63、接口系统对抗外部扰动变化的能力)较差。为了解决卡尔曼滤波器的问题,目前提出的较有前景的方法主要包括类脑解码器设计和神经学习。图18.卡尔曼滤波器的应用 数据来源:脑机接口社区、财通证券研究所 3.6 大模型与类脑计算融合到脑大模型与类脑计算融合到脑电编解码中电编解码中 在编码范式方面,随着脑启发的类脑智能计算模型的开发与发展,其未来将被应用到脑电信息编码中,开发出新型的脑启发式的编码方式。在解码方面,未来深度学习和大模型将进一步被融合到脑电解码中,开发出跨范式的通用脑电模型。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 23 行业专题报告/证券研究报告 图19.类脑计算生态系统 数据来源:
64、Neuromorphic computing at scale、财通证券研究所 3.7 脑机接口与神经调控结合,实现脑机双向交互脑机接口与神经调控结合,实现脑机双向交互 神经学习的出现,为解码技术带来新的思路。神经学习可以根据闭环脑机接口使用期间记录的数据实施改进解码器,使解码器根据用户当前神经信号的性质来决定解码器的结构。与此同时,用户的神经系统也在实时学习如何应用解码器。两者的相互结合以及相互促进得到了“脑机双学习”的融合式脑机接口系统,该系统可以在神经信号不稳定时依然输出稳定,且仅需少量校准即可即插即用,同时鲁棒性极高,在适应新的应用场景时又同时保留已学控制技巧并探索新控制方式的特性,极
65、大的提高了脑机接口在实际应用中的可能性。图20.“双环路”脑机“互学习”数据来源:人民日报、财通证券研究所 4 脑机接口相关公司梳理脑机接口相关公司梳理 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 24 行业专题报告/证券研究报告 4.1 海外公司海外公司 4.1.1 Neuralink Neuralink 于 2016 年由埃隆马斯克创立,专注于高带宽的侵入式脑机接口技术及其积极影响,旨在将大脑与网络相连通。公司开发的这款 Link 脑芯片,通过外科手术机器人植入头骨,芯片一端的上千根微型电极与大脑神经元连接。芯片通过无线充电,并通过蓝牙与诸如手机或电脑等设备连接,从而记录或参与调控神
66、经元活动。虽然大脑信号读取植入物是一项已存在几十年的技术,但 Neuralink 的创新在于使植入物无线化,并增加了植入电极的数量。图21.Neuralink 开发的 Link 脑芯片 数据来源:生物谷,财通证券研究所 2023 年 5 月,公司首次人体临床试验通过 FDA 批准,9 月正式开放临床试验患者招募。2024 年 1 月完成首例人类脑机植入物,首位脑机芯片植入受试者能通过Neuralink 的第一款产品“Telepathy 心灵感应”,使用意念直接控制手机或电脑。2024 年 8 月公司成功将第二颗脑机接口芯片植入人类患者体内,2024 年 9 月“Blindsight 盲视”项目
67、获 FDA 突破性医疗器械认证,旨在帮助盲人恢复视觉。2025 年初,马斯克称公司已将脑机芯片成功植入第三名受试者体内,且“均运行良好”,并计划在今年完成约 20 到 30 次植入手术。图22.受试者在术后通过直播展示自己通过 Telepathy 游玩文明 6的全过程 数据来源:Alpha Engineer,财通证券研究所 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 25 行业专题报告/证券研究报告 4.1.2 Synchron Synchron 于 2012 年创立,致力于开发一种能够帮助严重瘫痪患者重新获得与外界连接的技术。Synchron 的设备名为 Stentrode,面向渐冻症
68、、中风及脊髓损伤等严重瘫痪患者。它像一枚小小的圆珠笔弹簧,被轻轻地植入大脑的血管中,膨胀并固定在上矢状窦的壁上。Synchron 的设备无需切除头骨,不需要进行开颅手术,而是通过颈静脉将芯片送入大脑,大大降低了手术风险,更易于被患者接受。Stentrode 检测到的任何大脑信号都会通过一根电线传回,电线沿着静脉返回并传输到患者胸部的一个 iPod Shuffle 大小的接收器。与心脏起搏器类似,该设备的电池使用寿命为 10 年。该接收器通过蓝牙将指令传输到患者的电脑或 iPad 上,使他们能够访问文本信息并控制其他应用程序。Stentrode 安装完毕后,患者要进行校准练习,Synchron
69、工作人员会指导他们如何用意念控制电脑屏幕,甚至可能实现更复杂的操作。图23.Strentrode 示意图 数据来源:器械之家,财通证券研究所 2020 年,FDA 授予 stentrode 突破性设备称号。2021 年,Synchron 成为第一家获得 FDA IDE(临床研究性器械豁免),以进行永久性植入式 BCI 试验的公司。2022 年公司成功在美国六名患者中植入了脑机接口芯片,2024 年完成了两项主要 FDA 临床试验中的第一项,证明了设备的安全性。4.1.3 BrainGate BrainGate 总部位于美国,2001 年由布朗大学的神经科学团队创立,主要目标应用为医疗健康领域,
70、主要是利用侵入式脑机接口技术,以恢复神经系统疾病、损伤或肢体丧失患者的沟通、移动和独立生活,为 ALS、脊髓损伤和中风患者提供环境控制。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 26 行业专题报告/证券研究报告 BrainGate 团队开展了迄今为止规模最大且持续时间最长的植入式神经接口临床试验“BrainGate2:针对四肢瘫痪患者的皮层内神经接口系统的可行性研究”,并在 2023 年以“BrainGate 神经接口系统可行性研究的中期安全性结果”为题,发表在Neurology上。BrainGate 团队的研究显示,在 2004 年至 2021 年期间共有14 例因脊髓损伤、脑干卒中
71、或运动神经元疾病导致四肢瘫痪的成年患者接受了手术植入装置。装置植入的平均时长为 872 天,共产生 12203 天安全试验;共发生68 例与装置相关的不良事件(AE),包括 6 例与装置相关的严重 AE;需要移除装置的安全性事件、意外的装置不良事件、颅内感染、因患者死亡或导致与装置相关的永久性残疾增加的不良事件均无发生。这些数据表明,BrainGate 神经接口系统的安全性结果与其他长期植入的医疗器械相当。图24.BrainGate 神经接口系统 数据来源:脑医汇,财通证券研究所 在此基础上,一项新的“BrainGate2 神经接口系统用于四肢瘫痪患者的可行性(BG-Tablet-01)”试验
72、正在进一步开展,旨在将 BrainGate2 神经接口系统植入四肢瘫痪患者的大脑臂-手运动区皮层,从而帮助患者直观、可靠地操控和使用平板电脑上的通讯应用软件。根据美国 ClinicalTrials.gov 的最新消息,试验计划已于 2024 年8 月 1 日启动,估计招募 2 例患者,并在 2025 年 7 月完成主要终点工作,2026 年7 月完成总体研究。4.1.4 Mindmaze MindMaze 成立于 2012 年,总部位于瑞士洛桑。MindMaze 最初的目标是将脑活动捕捉技术应用于中风等病症的治疗,为非侵入式产品。公司主要业务是通过AR/VR 游戏内容来帮助中风或脑外伤患者恢复
73、运动能力。公司推出的产品主要有MindMotionGo(家庭神经系统康复平台),MindMotion Pro(上肢中风康复),Intento PRO(严重上肢中风患者刺激器)等。目前,MindMaze 的 AR/VR 治疗平台已经在欧洲、美国和亚洲市场应用,可作为医生的处方疗法,在医生辅助下使用,或是在家自主体验。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 27 行业专题报告/证券研究报告 图25.使用者通过 MindMotion GO 平台进行康复训练 数据来源:MedTech,财通证券研究所 4.2 国内公司国内公司 4.2.1 博睿康博睿康 公司成立于 2011 年 11 月,是一
74、家以自主创新的“脑-机接口”技术为核心,专业从事脑-机接口系统相关设备的研发、生产、销售以及技术服务的高新技术企业。公司核心团队来自脑机智能全球 Top5 的清华大学神经工程实验室以及临床神经领域的医疗市场专家,是中国脑机接口领域的领军企业之一。公司与清华大学生物医学工程系洪波教授团队合作研发的脑机接口产品 NEO,在无线微创方面实现了两大突破,一方面通过植入脑机接口 NEO,将内机埋在颅骨内,电极覆盖在硬膜外,在保证颅内信号质量的同时,不破坏神经组织;另一方面它采用了近场无线供电和传输信号,植入颅骨的体内机无需电池。患者居家使用时,体外装置隔着头皮为植入装置供电,同时接收大脑神经信号并将其传
75、送到电脑或者手机上,而后借助解码算法实现通信。另外,体外装置还配备一副气动手套,患者可通过脑电信号控制手套完成抓握等动作。图26.无线微创植入脑机接口 NEO 系统及其体内机 数据来源:清华大学官网,财通证券研究所 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 28 行业专题报告/证券研究报告 针对 NEO 脑机接口系统开展的前瞻性临床试验,分别于 2023 年 4 月和 5 月通过首都医科大学宣武医院、首都医科大学附属北京天坛医院的伦理审查,并进行了国际和国内植入医疗器械临床试验注册。2023 年 10 月,在宣武医院完成首例植入手术,该患者是一名脊髓受损 14 年的四肢瘫痪患者,202
76、4 年 10 月 24 日,该患者在康复一周年时完成了最近一次随访。在这1年中,NEO系统保持安全工作,未发生任何不良事件,且患者的上肢运动和感觉功能康复方面也进展显著。图27.首例植入大脑硬膜外芯片后高位截瘫患者通过无线微创脑机接口成功实现脑控抓握 数据来源:医药魔方,财通证券研究所 NEO 系统于 2024 年 8 月成为我国首款进入创新医疗器械特别审查程序的脑机接口产品,并于 2024 年 11 月 13 日在华山医院开展全国第三例临床试验植入手术,采用博睿康和华山医院自主研发的“在线时域空域脑功能定位系统”,无须在术中唤醒患者,即可快速、精准定位患者的手部感觉和运动脑区,以便大幅缩短手
77、术时间并降低风险。4.2.2 强脑科技强脑科技 公司成立于 2015 年,是首家入选哈佛大学创新实验室(Harvard Innovation Lab)的中国团队,致力于成为全球领先的非侵入式脑机接口技术解决方案供应商,在康复、大健康、人机交互等领域具有领先优势。公司目前脑机接口领域专利申请550 余项,专利授权 360 余项,其中核心发明专利授权近 200 项,在全球脑机接口企业中处于领先地位。公司的脑机接口 AI 义肢 BrainCo 智能仿生手因其卓越的脑机接口底层技术突破,入选 2019 年美国时代(Time)周刊百大最佳发明,并于 2022 年实现全球首个高精度脑机接口产品单品 10
78、万台量产,突破了消费级脑机接口设备的工程和技 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 29 行业专题报告/证券研究报告 术难题,其智能仿生手也获得美国 FDA 上市批准。2023 年,公司于北京安定医院联合部署脑机接口抑郁症筛查项目,并于北京协和医院、上海瑞金医院等共同开展基于睡眠干预的临床研究。同时,BrainCo 第二代智能下肢产品成功面世。在2023 年杭州第四届亚残运会开幕式上,其智能仿生手助力最后一棒火炬手点燃火炬。图28.BrainCo 智能仿生手 数据来源:潮新闻,财通证券研究所 4.2.3 微灵医疗微灵医疗 公司成立于 2019 年,专注于医疗级全植入式脑机接口系统研
79、发,致力于医疗级脑机接口系列关键技术的突破性进展。公司掌握微创植入式脑机接口全链条自主技术,在高密度柔性电极、神经电生理专用芯片等底层技术上,实现从 0 到 1 的突破,已完成基于高密度柔性电极和专用芯片的全植入体工程样机,优化解码算法提升控制精度,已与多家顶尖医院及高校建立合作,支撑临床和科研应用。依托全植入式脑机接口技术,公司已在严肃医疗领域构建起完善的产品生态圈。公司研发团队提出的基于脑皮层表面高密度柔性电极阵列的植入式脑机接口解决方案,推出了高密度网状超柔顺神经电极阵列,基于 MEMS 工艺,用微米级超薄结构,复合纳米技术,以提高神经相容性、导电性,通过贴附在脑皮层表面就能获得高时空精
80、度神经信号,解决了因刺入电极的脑损伤导致植入靶点只有一次寿命的植入式脑机接口技术难题。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 30 行业专题报告/证券研究报告 图29.公司核心部件展示 数据来源:36 氪,财通证券研究所 目前,公司已经基本完成了脑机接口全栈的基础硬件和软件系统研发。硬件系统方面,关键的核心部件包括高密度超柔顺神经传感器阵列、采集刺激一体闭环神经电子芯片、数千通道级微型化脑机信息交互仪以及脑信息的无线收发器。软件系统方面,包括预处理算法和解码分析算法以及类脑控制算法等。4.2.4 诚益通(诚益通(300430.SZ)公司加速推进前沿脑机接口技术的研究和临床应用,如最新
81、一代非侵入式脑机接口和侵入式脑机接口技术,积极探索脑机接口在康复医疗、阿尔茨海默症、帕金森症、抑郁症等新领域的应用,让更多人受益于科技进步带来的福祉。在非侵入式领域,子公司龙之杰 2024 年 7 月份发布了 3 款产品样机,包括脑机接口认知康复系统、脑机接口手功能康复系统以及脑机接口上下肢主被动康复系统,目前正推进注册取证工作,计划按二类医疗器械进行申报注册,注册时间大概需要一年至一年半。图30.公司脑机接口上下肢主被动康复系统展示 数据来源:龙之杰公众号,财通证券研究所 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 31 行业专题报告/证券研究报告 在侵入式方面,2024 年 5 月,
82、公司孙公司北京脑连科技有限公司与大兴医药基地管委会联合成立“脑机接口植入式生物实验室”,实验室以植入式脑机接口技术探索为目标,致力于构建高效的研发与转化平台。此外,公司全资子公司龙之杰与华南理工大学等围绕“经颅磁导航”展开深度合作,突破关键技术,并启动在多所医院的临床验证。4.2.5 翔宇医疗(翔宇医疗(688626.SH)公司布局脑机接口较早,为现阶段的重点研发方向,目前仍聚焦非侵入式技术在康复医疗领域的应用,适时介入侵入式或半侵入式方向。技术方面,拥有核心算法知识产权,自主研发高精度多模态脑机接口康复设备,立足解决临床适用需求。产品方面,公司重点布局运动康复和精神心理健康领域,去年推出的
83、6 款精神心理系列产品已具备院外市场的可售条件,预计 2025 年开始陆续取得医疗器械注册证;脑电采集装置和脑电图机样机已开发完毕,预计 2025 年中期取证。未来还将重点研发神经反馈、认知筛查、睡眠障碍干预、新生儿脑电监测等方向的设备,同时推动现有运动康复类产品和认知类产品的智能化升级迭代,引领智能医疗新未来。4.2.6 三博脑科(三博脑科(301293.SZ)公司作为“医教研”一体化的学院型医疗机构,持续关注脑机接口技术在医疗领域的应用和发展,并与清华大学(生物医学工程学院)共同成立了脑机精准医学联合研究中心,旨在聚焦脑机精准医学技术创新与临床转化,推动脑疾病大数据建模与计算、精准诊疗新技
84、术等前沿研究。2025 年 3 月 5 日,公司运营的福建三博福能脑科医院发起了“静脉介入脑机 A 型传感器治疗瘫痪肢体的临床安全性研究”的研究受试招募,旨在评估静脉内介入脑机 A 型传感器的安全性和有效性,特别针对脑卒中后运动障碍患者。5 风险提示风险提示 1.行业发展速度不及预期:行业发展速度不及预期:目前脑机接口产业化应用的挑战主要集中在技术环节,其中脑信号的精准采集和完整解码是是核心问题,而这些技术研发的进度将影响行业发展速度。2.伦理与伦理与道德道德风险:风险:脑机接口技术在医疗应用与人类能力增强之间的边界引发了伦理层面的探讨。它不仅有望恢复脑损伤患者的正常功能,更有可能增强健康人的
85、认知水平,这可能会进一步激发了关于人类自然能力与技术干预平衡之间的伦理探讨,以及其对社会公平性可能产生的深远影响,存在一定伦理与道德风险。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 32 行业专题报告/证券研究报告 3.信息安全和隐私泄露风险:信息安全和隐私泄露风险:该技术具备深入解码大脑信号的能力,进而触及到个人思维的隐私权及数据保护的核心议题,可能会引发敏感数据的信息安全性以及隐私泄露等问题。4.法规和标准缺失导致行业不能规范发展的风险:法规和标准缺失导致行业不能规范发展的风险:目前,全球范围内缺乏统一的行业标准和监管政策,这对于 BCI 产品的研发、测试以及商业化带来不确定性。谨请
86、参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 33 行业专题报告/证券研究报告 分析师承诺分析师承诺 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格,并注册为证券分析师,具备专业胜任能力,保证报告所采用的数据均来自合规渠道,分析逻辑基于作者的职业理解。本报告清晰地反映了作者的研究观点,力求独立、客观和公正,结论不受任何第三方的授意或影响,作者也不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接收到任何形式的补偿。资质声明资质声明 财通证券股份有限公司具备中国证券监督管理委员会许可的证券投资咨询业务资格。公司评级公司评级 以报告发布日后 6 个月内,证券相对于市场基准指数的涨跌幅为标准:买入:相对
87、同期相关证券市场代表性指数涨幅大于 10%;增持:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在 5%10%之间;中性:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在-5%5%之间;减持:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅小于-5%;无评级:由于我们无法获取必要的资料,或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件,或者其他原因,致使我们无法给出明确的投资评级。A 股市场代表性指数以沪深 300 指数为基准;中国香港市场代表性指数以恒生指数为基准;美国市场代表性指数以标普 500指数为基准。行业评级行业评级 以报告发布日后 6 个月内,行业相对于市场基准指数的涨跌幅为标准:看好:相对表现优于同期相关证券市场代表性指数
88、;中性:相对表现与同期相关证券市场代表性指数持平;看淡:相对表现弱于同期相关证券市场代表性指数。A 股市场代表性指数以沪深 300 指数为基准;中国香港市场代表性指数以恒生指数为基准;美国市场代表性指数以标普 500指数为基准。免责声明免责声明 本报告仅供财通证券股份有限公司的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。本报告的信息来源于已公开的资料,本公司不保证该等信息的准确性、完整性。本报告所载的资料、工具、意见及推测只提供给客户作参考之用,并非作为或被视为出售或购买证券或其他投资标的邀请或向他人作出邀请。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断,
89、本报告所指的证券或投资标的价格、价值及投资收入可能会波动。在不同时期,本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司通过信息隔离墙对可能存在利益冲突的业务部门或关联机构之间的信息流动进行控制。因此,客户应注意,在法律许可的情况下,本公司及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券或期权并进行证券或期权交易,也可能为这些公司提供或者争取提供投资银行、财务顾问或者金融产品等相关服务。在法律许可的情况下,本公司的员工可能担任本报告所提到的公司的董事。本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户,不构成客户私人咨询建议。在任何情况下,本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。在任何情况下,本公司不对任何人使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。本报告仅作为客户作出投资决策和公司投资顾问为客户提供投资建议的参考。客户应当独立作出投资决策,而基于本报告作出任何投资决定或就本报告要求任何解释前应咨询所在证券机构投资顾问和服务人员的意见;本报告的版权归本公司所有,未经书面许可,任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用,或再次分发给任何其他人,或以任何侵犯本公司版权的其他方式使用。信息披露信息披露