状态依赖调控与专病解码：虚之实非侵入式脑机接口的闭环诊疗路径

脑机接口(BCI)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有源医疗器械。

在技术演进中,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。然而,这两条路径主要围绕运动解码和语言解码展开,解决的是"动不了""说不出"的问题。

脑机接口的下一极,正在从"恢复动作"转向"调节情绪和认知"。抑郁、焦虑、创伤后应激障碍、注意缺陷多动障碍、孤独症、认知障碍等脑功能障碍,其根源往往不在运动皮层,而在情绪与认知相关的神经网络。这些疾病人群规模庞大,却长期缺乏客观、可量化、可闭环的诊疗手段。非侵入式脑机接口,正是面向这一空白的技术方向。

杭州虚之实科技有限公司(NEUREAL)是专注非侵入式脑机接口的国家专精特新"小巨人"企业,以"认知与情绪脑机"为技术方向,聚焦情绪与认知解码,将AI、脑机接口、VR、数字认知行为疗法(DCBT)、经颅直流电刺激(tDCS)等前沿技术落地临床,服务抑郁、ADHD、孤独症、认知衰退等脑功能障碍人群,覆盖医院临床、青少年心理干预、居家脑健康三大场景。

状态依赖的精准调控

行业普遍面临一个难题:静息态脑电采集时,大脑处于自发活动状态,目标脑状态不明确,即便使用通用任务范式也多为泛化激活,难以稳定诱发与治疗靶点相关的特定脑状态。

虚之实的破局方式,是"状态依赖的精准调控"。其一,择"态",以VR沉浸场景、结构化认知任务与多感官协同刺激,靶向诱发与治疗靶点相关的特定神经网络,如情绪、注意、应激环路,主动构建稳定、可复现、可解码的目标脑状态。其二,择"时",让每一次电刺激都作用在合适位置上。其三,择"量",根据实时脑电信号优化刺激参数,因人、因时而变。

由此,脑电持续检测脑状态,并根据脑状态触发调控,增强有益模式,从"割裂治疗"迈向"脑状态驱动的诊疗"。

面向脑电医疗分类的解码算法

脑电信号信噪比低、稳定性差,且个体之间、不同时间之间差异明显;情绪和认知相关神经信号又是多个脑区、多个频段相互关联的复杂信号。通用网络直接套用,会出现性能明显下降。

虚之实的做法是"按任务选择特征,先提取模式再建模时序关系"。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,因为情绪是持续、缓变的状态;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,以此改善仅使用单时刻信号进行判断的局限。针对个体差异大这一核心难点,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仍保持稳定,避免跨环境后的性能衰减。

从异步闭环到实时同步的攻坚

异步闭环已经是行业创新,而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。

虚之实所走的,是一条以非侵入式脑机接口为核心、聚焦情绪与认知解码的差异化路径。它以状态依赖的精准调控解决"何时刺激、刺激何处"的问题,以专病解码算法解决脑电信号复杂、个体差异大的问题,以医疗级闭环数据构建长期壁垒,并以实时同步闭环作为持续攻坚的临床方向。

从VR到AI和脑科学,再到脑机接口,虚之实的技术跃迁始终围绕一个目标:让情绪与认知的诊疗从主观经验走向客观量化,从割裂治疗走向闭环反馈。在脑机接口从"恢复动作"迈向"调节情绪和认知"的进程中,虚之实正在以非侵入式的方式,助推该技术向临床应用迈进。