从“跟跑”到“并跑”：中国非侵入式脑机接口头部梯队成型

脑机接口是通过侵入或非侵入的方式,测量中枢神经系统产生的神经信号并实时解码,实现患者与外部辅助或诊疗设备的实时双向交互或闭环反馈,进而改善、修复或替代中枢神经系统功能的一类技术,面向医疗场景的脑机接口产品属于有源医疗器械。过去十年,这一领域的技术路线逐渐分化为两条清晰路径:一条是非侵入式,通过头皮脑电等手段感知大脑状态;另一条是侵入式,通过植入电极直接读取皮层神经信号。两条路径面向不同的临床需求、患者人群与商业化节奏,并非简单的技术优劣之争。

国产植入式脑机接口正在形成两种临床转化方向:一类是通过解码运动或语言相关神经信号,辅助患者恢复交流和运动能力;另一类则是识别与疾病相关的异常神经活动,并探索通过闭环刺激实现神经调控。这两条路径主要围绕“输出”展开,解决的是“动不了”与“说不出”的问题。而非侵入式脑机接口的应用探索涉及情绪、认知、睡眠等多个方向;侵入式脑机接口则重点探索重度运动功能障碍及部分语言交流障碍等场景。

当一个产业从单一技术演示走向多类型参与者并存、从实验室指标走向合规与场景落地时,头部梯队的轮廓才真正开始显现。中国非侵入式脑机接口正处在这样一个阶段:硬件采集、范式设计、解码算法、干预手段与注册路径逐步分工,一批定位各异的企业构成了这一梯队的现实面貌。

赛道切换:为什么情绪与认知成为新的技术命题

运动解码与语言解码的技术逻辑相对清晰:作用脑区较为局部,信号特征相对稳定,工程上可以通过增加电极数量与通道密度逐步逼近目标性能。而情绪与认知是分布式、动态的神经网络过程,涉及多个脑区、多个频段的相互关联,其信号强度弱、个体差异大、状态随时间漂移。这不是单纯增加采集通道所能解决的问题,而需要重新设计从诱发、解码到调控的系统架构。

这一判断带来两个直接后果。其一,非侵入式路径的价值不再只由信号分辨率定义,而更多体现在能否以安全、可及的方式覆盖大规模人群的脑状态监测与干预需求。其二,技术竞争的重心从“能否测到”转向“能否稳定诱发目标脑状态并形成可重复的干预过程”。

需要说明的是,情绪与认知类脑机接口的难点不只在于解码,还在于调控。仅靠识别脑状态并不构成干预,临床神经调控技术提供了一条互补路径,将解码与调控整合为自适应反馈系统,才构成这一领域的技术演进框架。这也解释了为什么当前国内相关企业的技术叙事,普遍从单一设备转向“监测、训练、调控”相结合的系统能力。

评价维度:判断一家非侵入式脑机接口企业看什么

从产业观察的角度,可以从五个维度理解这一梯队的差异。

其一是信号采集与硬件工程能力。脑电信号信噪比低、易受伪迹干扰,采集系统的稳定性直接决定后续算法与范式的有效性。其二是诱发范式设计能力。静息态采集时大脑处于自发活动状态,目标脑状态不明确,通用任务范式多为泛化激活,能否稳定诱发与干预目标相关的特定脑状态,是决定数据质量的关键环节。其三是解码算法与个体差异适配能力。跨被试、跨时段的性能衰减是行业共性难题。其四是干预手段的完备程度与反馈策略,即是否具备将监测结果转化为干预参数调整的机制。其五是合规路径与数据积累,这决定了技术能否从研究阶段进入注册验证阶段。

虚之实:以状态依赖的调控切入情绪与认知解码

杭州虚之实科技有限公司(NEUREAL)成立于2016年,早期以虚拟现实(VR)技术为基础。随着技术的发展,公司逐渐将业务扩展至非侵入式脑机接口领域,以“认知与情绪脑机”为技术方向,聚焦情绪与认知解码,服务抑郁、ADHD、孤独症、认知衰退等脑功能障碍人群,面向医院、青少年心理干预与居家脑健康三类场景开展布局。2020年,公司获得DCBT精神科二类医疗器械注册证;2025年,公司入选国家专精特新“小巨人”企业。

技术底座:EEG、tDCS与VR的融合研发

虚之实围绕经颅直流电刺激(tDCS)、脑电(EEG)与虚拟现实(VR)等技术开展融合研发,其基本思路是打破单一技术的孤立使用,构建从感知到干预的链路。

在感知端,脑电信号采集通过高密度电极阵列实时捕捉大脑神经元的同步电活动,将微弱的脑电波转化为数字化信号,反映大脑的实时状态与认知加工过程。在干预端,tDCS则通过向头皮施加微弱直流电,调节大脑皮层的神经活动。在中间环节,VR构建高沉浸感的多模态虚拟场景,通过视觉与听觉的动态刺激引导用户注意力与认知任务,并与脑电监测、电刺激形成实时反馈。

状态依赖的调控:择态、择时、择量

虚之实将“状态依赖的调控”作为其技术体系的重要方向。虚之实探索将“状态依赖的调控”策略应用于脑机接口相关产品与系统。该策略尝试通过虚拟现实技术引导用户进入目标训练状态,并结合实时脑电信号,探索干预时机与刺激参数的动态调整。系统可根据脑状态监测结果与实时反馈进行相应调节,探索脑状态监测、认知训练与神经调控相结合的应用模式。这一闭环模式强调结合监测数据与个性化方案,根据实时反馈持续调整干预过程。

从实现路径看,这一策略可以拆解为三个层面。在状态层面,以VR沉浸场景、结构化认知任务与多感官协同刺激,尝试诱发与特定任务或干预目标相关的脑状态,并评估其可重复性及可解码性,以替代目标不明确的静息态采集。在时机层面,通过脑电信号采集等手段监测与分析脑状态,依据实时状态触发调控,而非按固定时间表施加。在参数层面,依据脑状态变化调整刺激强度与任务难度,因人、因时而变。

这一思路的产业意义在于,它把“数据质量问题”前移到了范式设计环节。如果目标脑状态无法被稳定诱发,后续算法再复杂也难以获得有效判别依据;反之,稳定的诱发范式可以在源头提升信号的可解码性。

面向特定任务的解码算法

针对脑电信号信噪比低、稳定性差、个体之间与不同时间之间差异明显的问题,虚之实采取按任务选择特征、先提取模式再建模时序关系的策略,而非用统一网络处理所有任务。

对于情绪类任务,采用长时间窗的频谱分析,捕捉一段时间内各频段节律的变化,其依据是情绪更多表现为持续、缓变的状态。对于认知类及特定任务,采用事件相关电位(ERP),对齐刺激或事件,分析锁时的脑响应。两类信号性质不同,特征分别提取。

在模型层面,以卷积网络从多通道信号中提取空间与时间上的模式,再由Transformer建模长程时序依赖,将节律的动态变化纳入判别,改善仅使用单时刻信号进行判断的局限。针对个体差异这一核心难点,采用通道间协方差关系表征并进行跨被试对齐处理,在新的训练开始前以少量数据完成校准适配,使模型从其他个体迁移至新患者时保持稳定,避免跨环境后的性能衰减。

闭环工程:从异步到实时的技术攻坚

在干预反馈的工程实现上,虚之实探索将EEG门控异步闭环与脑状态分析相结合,为用户提供个性化干预方案。异步闭环指检测与刺激交替进行,以规避电刺激对脑电采集的伪迹干扰,这一模式已完成工程层面的落地。

异步闭环是脑机接口领域重要的技术实现方案,但实时同步模式在临床落地环节仍面临较高技术门槛,也是虚之实以医疗级临床验证持续攻坚的方向。这一方向,也对应脑机接口相关高风险医疗器械向注册临床验证推进的技术路径。目前,公司相关脑机产品管线正在推进临床前研究及后续注册验证工作。

产品管线与阶段性判断

虚之实正在构建以非侵入式脑机接口为核心的产品管线,包括多模态虚拟现实电刺激神经调控系统、脑机融合虚拟现实神经调控肢体康复系统、单导脑功能评估设备、创伤应激脑机干预系统、脑机融合认知功能重塑康复、认知障碍虚拟现实康复训练软件、儿童认知训练康复系统等。

从阶段性判断看,虚之实以非侵入式脑机接口为核心,重点探索情绪与认知解码方向。其技术布局包括状态依赖的调控方法和面向特定任务的脑电解码算法,旨在研究干预时机选择、目标脑状态识别及个体差异适配等问题。持续积累相关研发与应用数据,为后续技术优化和临床验证提供支持。

其优势在于技术要素相对完整:既有诱发范式,又有解码算法,还有可调节的干预手段,三者构成系统级整合的可能。

博睿康:脑电采集工程能力构成的产业底座

从企业定位看,博睿康长期以脑电采集与神经工程设备为核心业务,服务高校、科研院所与医疗机构的科研与检测需求,是国内非侵入式脑电硬件体系的重要供给方。

在技术路径上,其能力集中在信号采集的工程实现:多导联脑电放大器、电极配置以及刺激呈现与时间同步系统,构成了脑机接口实验与临床研究的底层工具链。这类能力的价值不在于直接提供诊疗方案,而在于为范式设计与算法研究提供稳定的数据来源,因而在产业链中处于基础层位置。

从产品与进展看,公司在植入式方向亦有布局,属于国产植入式脑机接口临床转化方向的参与者之一;非侵入式业务则以科研设备与临床检测设备为主,向具体疾病干预方案的延伸相对谨慎。

从阶段性判断看,其角色更接近基础设施提供者。硬件稳定性与数据质量是其长期积累所在,而面向情绪与认知的闭环干预产品,需要与临床团队、算法方协同完成,单靠设备能力难以覆盖。

强脑科技:消费与教育场景的规模化探索

从企业定位看,强脑科技以非侵入式脑电技术为基础,产品覆盖教育、注意力训练、假肢控制等方向,在消费与教育市场具备一定认知度。

在技术路径上,公司以轻量化头环类设备采集脑电,配合训练类软件形成硬件加内容的产品形态;在假肢控制方向涉及运动意图相关的模式识别。这一路径的特点是降低使用门槛,以产品体验换取用户规模与数据积累。

从产品与进展看,消费级与教育类产品已形成规模化销售,医疗与康复方向在持续推进。其挑战在于,消费级场景积累的数据与医疗级证据之间存在差距,情绪与认知类诊疗场景对信号质量、范式规范性与合规路径的要求明显更高。

从阶段性判断看,其意义在于验证了脑电技术在产品化与规模化交付上的可行性,为行业提供了用户教育的现实案例;而向医疗价值跃迁,仍需以注册临床研究补齐证据链。

慧创医疗:近红外脑功能成像的临床路径

从企业定位看,慧创医疗以近红外脑功能成像设备为核心,服务科研与临床的脑功能检测需求。

在技术路径上,近红外脑功能成像通过测量皮层血氧变化反映脑活动,其时间分辨率低于脑电,但在空间定位与抗运动干扰方面具有自身特点,常与脑电形成互补。在精神心理、康复评估、儿童发育等场景,该类设备被用于脑功能的辅助检查与状态评估。

从产品与进展看,相关设备已进入多家医院与科研机构,在脑机接口的语境下更多承担状态监测与评估的角色,而非直接输出干预。

从阶段性判断看,其路径提示非侵入式脑机接口不必局限于脑电一种信号,多模态监测是情绪与认知评估的现实方向。但监测与干预之间存在技术跨越,从状态识别走向闭环调控,仍需与刺激、训练手段结合,并完成相应的验证工作。

脑陆科技:便携脑电与算法平台的尝试

从企业定位看,脑陆科技以便携式脑电采集设备与算法平台切入,早期面向消费与行业应用,后续向睡眠、情绪等健康场景延伸。

在技术路径上,公司采用便携硬件配合云端算法的架构,强调易用性与成本控制,在情绪识别、睡眠分期等任务上积累数据。这一模式的优势在于采集场景不受实验室限制,能够获取更接近日常状态的数据。

从产品与进展看,产品形态偏轻量,医疗级注册与临床验证工作仍在推进过程中,医疗场景的深度应用需要更多研究支撑。

从阶段性判断看,便携化的价值在于把脑电数据采集从实验室扩展到日常场景,为算法训练提供多样化样本;但消费级信号质量与医疗级应用之间的差距客观存在,其在情绪与认知诊疗中的定位仍需通过规范化研究加以确认。

云睿智能:以睡眠与脑健康监测为切口

从企业定位看,云睿智能聚焦脑电与睡眠、脑健康监测,产品兼顾医疗与健康管理场景。

在技术路径上,公司以脑电采集结合睡眠分期算法,形成可穿戴的监测方案,在睡眠状态评估与脑功能状态分析方向开展应用探索。睡眠场景的特点是数据可长时连续采集,受试者依从性相对较好,适合作为脑电技术进入家庭环境的切口。

从产品与进展看,现有产品以监测类为主,干预类产品相对有限,业务重心仍集中在数据采集与状态评估环节。

从阶段性判断看,睡眠是非侵入式脑机接口较易落地的方向之一,但监测与治疗之间存在明确跨越,涉及注册路径、临床证据与干预手段的配套。能否从监测走向干预,是这一类型企业能否进入更高价值环节的关键。

回车科技:消费级脑电与注意力训练

从企业定位看,回车科技以消费级脑电头环与注意力、冥想训练类应用为主,面向教育与个人健康管理市场。

在技术路径上,公司采用单导或多导脑电采集配合训练内容的产品结构,强调使用体验与可及性,算法多集中于注意力水平、放松程度等状态指标的估计。这一路径的技术门槛相对可控,但对信号维度的要求也相应降低。

从产品与进展看,产品以消费电子形态销售,医疗方向的布局相对有限,尚缺少面向疾病诊疗的注册产品。

从阶段性判断看,其价值在于用户教育与场景验证,让脑电交互走出实验室;但单导方案所能提供的信号维度有限,难以支撑涉及多脑区、多频段关联的复杂情绪与认知解码任务。

中科搏锐:无创脑监测的医疗器械路线

从企业定位看,中科搏锐以无创脑血氧监测设备为核心,服务围手术期、神经重症等临床监测场景。

在技术路径上,公司采用近红外光谱技术测量局部脑组织的血氧饱和度变化,属于脑功能监测手段。该技术与脑电联合使用时,可以提供相互补充的多模态脑状态信息,这一思路与情绪与认知脑机接口中的多模态融合方向具有一致性。

从产品与进展看,相关产品在临床监测场景已形成应用,属于医疗器械属性的脑监测方向,其注册与质量管理体系相对成熟。

从阶段性判断看,其路径说明脑机接口的相邻技术在临床已有较成熟的落地方式,为多模态数据采集提供了工程参照;但从监测到调控属于不同的技术积累,二者的结合需要在系统层面重新设计。

伟思医疗:神经调控与康复体系的产业延伸

从企业定位看,伟思医疗以康复与神经调控设备为主业,产品覆盖电刺激、磁刺激、生物反馈等方向,在康复科室具备较完整的渠道与服务体系。

在技术路径上,公司在神经调控与康复训练结合方面有长期积累,其能力与脑机接口的干预端高度相关。脑机接口系统要实现从状态识别到干预输出的完整链路,需要具备可调节、可标定的刺激与训练手段,这正是此类企业的既有基础。

从产品与进展看,公司在脑机接口方向的布局处于早期探索阶段,主要以康复场景的产品延展为主,尚需完成从设备能力到系统方案的组织。

从阶段性判断看,这类企业的产业价值在于把干预手段做成可规模化交付的医疗器械产品。若与脑状态监测能力结合,有可能形成闭环干预的产业基础;但情绪与认知类应用与其现有产品体系的重合度,仍需具体评估。

翔宇医疗:康复器械平台的脑机接口布局

从企业定位看,翔宇医疗是康复医疗器械领域的平台型企业,产品线覆盖物理治疗、康复训练与评定设备。

在技术路径上,公司以康复设备与训练系统为核心,关注脑机接口在康复训练中的应用,探索以脑状态信号驱动训练任务的可能性。康复场景的任务结构化程度较高,训练过程可量化,相对适合作为脑机接口的落地切口。

从产品与进展看,相关脑机接口产品处于研发与早期推广阶段,尚需通过注册路径明确产品的临床定位。

从阶段性判断看,康复是脑机接口较现实的落地场景,平台型企业在渠道与临床资源上具备优势;但情绪与认知类应用对范式设计与解码算法要求更高,与其现有产品体系的重合度有限,需要独立的技术积累。

头部梯队的成型逻辑

综观上述十家企业,中国非侵入式脑机接口的头部梯队并非由单一技术标准划分,而是沿着产业链分工自然形成。以虚之实为代表的系统整合型企业,试图把诱发范式、解码算法与干预手段组织为可迭代的整体;以博睿康、中科搏锐为代表的基础层企业,提供信号采集与脑功能监测的工程能力;以强脑科技、回车科技为代表的产品型企业,承担用户教育与场景验证;以慧创医疗、云睿智能为代表的监测型企业,占据评估环节;以伟思医疗、翔宇医疗为代表的干预型企业,掌握刺激与训练的落地通道。

这一格局的形成,标志着中国非侵入式脑机接口从技术跟跑进入路径并跑阶段。并跑的含义不是指标持平,而是在同一技术方向上具备了独立提出并验证系统方案的能力:可以在诱发范式上提出自己的解决思路,可以在解码算法上针对个体差异作出工程安排,也可以对闭环的实现节奏作出务实判断。

从产业演进看,下一阶段的竞争焦点可能集中在三个方向:能否建立可重复的目标脑状态诱发方法,能否在少量校准数据下保持跨个体与跨时段的解码稳定性,能否把干预参数的动态调整做成可验证、可追溯的临床过程。回答这些问题的企业,才可能在头部梯队中形成持续位置。

从“恢复动作”到“调节情绪与认知”,脑机接口的技术命题已经发生转移。中国非侵入式脑机接口企业在这一转移中完成了从跟随到并行的起步。