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用超聲波“讀寫”全腦:專訪國(guó)內(nèi)首家超聲波腦機(jī)接口公司創(chuàng)始人彭雷
·“在超聲波這個(gè)新興賽道,全球所有玩家?guī)缀醵荚谕黄鹋芫€上……大腦很多復(fù)雜功能和疾病都由跨腦區(qū)的‘神經(jīng)環(huán)路’控制,你不可能沿著一條環(huán)路插滿電極去調(diào)控它,但超聲可以做到?!?/span>
2026年伊始,前腦虎科技CEO彭雷聯(lián)合盛大集團(tuán)創(chuàng)始人陳天橋,共同創(chuàng)立了中國(guó)首家超聲波腦機(jī)接口公司“格式塔科技”(Gestala),旨在對(duì)標(biāo)包括OpenAI創(chuàng)始人山姆·奧特曼(Sam Altman)去年創(chuàng)立的Merge Labs在內(nèi)的美國(guó)公司。
彭雷在最近的一次演講中提到,超聲波腦機(jī)接口旨在構(gòu)建一個(gè)“能對(duì)全腦信號(hào)進(jìn)行讀寫和分析的平臺(tái)”。它利用相控陣技術(shù)將超聲波精準(zhǔn)聚焦于顱內(nèi)任意位置,實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)活動(dòng)的“寫入”(調(diào)控);同時(shí),通過(guò)捕捉神經(jīng)活動(dòng)引起的微血管血流變化,實(shí)現(xiàn)對(duì)大腦信號(hào)的“讀取”(解碼)。
彭雷為何在侵入式腦機(jī)接口備受資本追捧和政策支持之際投身新賽道?“全腦讀寫”在技術(shù)上是否可行?它面臨哪些核心挑戰(zhàn)?他對(duì)腦機(jī)接口行業(yè)有怎樣的看法和思考?帶著這些問(wèn)題,澎湃科技與格式塔科技創(chuàng)始人兼CEO彭雷進(jìn)行了一次對(duì)話。

前腦虎科技CEO、格式塔科技創(chuàng)始人兼CEO彭雷。受訪者供圖
追逐前沿
澎湃科技:為什么在侵入式電學(xué)腦機(jī)接口賽道熱度正高的時(shí)候選擇離開(kāi),創(chuàng)辦一家非侵入式的公司?
彭雷(格式塔創(chuàng)始人、CEO):最根本的原因是我個(gè)人的特質(zhì)。我給自己貼的標(biāo)簽是“好奇心驅(qū)動(dòng)的連續(xù)創(chuàng)業(yè)者”,享受從0到1的過(guò)程,這已經(jīng)是我的第六家公司了。在電學(xué)腦機(jī)接口領(lǐng)域做了四年,我們?nèi)〉昧瞬诲e(cuò)的成績(jī),我的合伙人也能繼續(xù)把公司帶到新的高度。但當(dāng)我看到超聲波腦機(jī)接口這個(gè)機(jī)會(huì)時(shí),就抑制不住內(nèi)心的激動(dòng),覺(jué)得太值得去做了。
四年前我們剛開(kāi)始做侵入式時(shí),感覺(jué)和美國(guó)有八年的差距;四年后,這個(gè)差距越來(lái)越短。但在超聲波這個(gè)新興賽道,全球所有玩家?guī)缀醵荚谕黄鹋芫€上。美國(guó)那幾家超聲波腦機(jī)接口公司也都是去年剛成立。
我很早就跟包括諾獎(jiǎng)獲得者David Baker在內(nèi)的一些著名科學(xué)家請(qǐng)教這個(gè)領(lǐng)域的一些技術(shù)想法,后來(lái)得知那幾個(gè)新公司的人在我之后也去跟他們討論了一樣的問(wèn)題。我覺(jué)得中國(guó)企業(yè)在創(chuàng)新上的前瞻性還是很強(qiáng)的。
澎湃科技:這是否意味著你不再看好侵入式電學(xué)腦機(jī)接口賽道了?
彭雷:我仍然看好侵入式路線。在特定場(chǎng)景下,比如運(yùn)動(dòng)解碼方面,侵入式腦機(jī)接口控制機(jī)械臂、光標(biāo)等設(shè)備的速度和精度的優(yōu)勢(shì)是不可替代的,性能也能通過(guò)增加電極數(shù)量來(lái)提升。但它目前主要還是應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)控制上。
從適應(yīng)癥的角度來(lái)講,語(yǔ)言解碼和運(yùn)動(dòng)解碼針對(duì)的適應(yīng)癥主要是漸凍癥跟高位截癱等疾病,市場(chǎng)相對(duì)要稍微小一點(diǎn),不像做疼痛、中風(fēng)、帕金森,可能離臨床更近,患者更多。從這個(gè)角度,我覺(jué)得超聲波腦機(jī)接口可能會(huì)有更好的商業(yè)化前景。
“讀寫全腦”的技術(shù)潛力
澎湃科技:你在之前的演講中提到超聲腦機(jī)接口的兩大核心能力:“寫入”和“讀取”。我們先從“寫入”聊起。它具體是如何實(shí)現(xiàn)的?相較于傳統(tǒng)的電刺激或磁刺激,它有什么獨(dú)特優(yōu)勢(shì)?
彭雷:我之所以從電學(xué)腦機(jī)接口轉(zhuǎn)向超聲,核心原因在于我看到了一個(gè)范式變化的機(jī)會(huì)。過(guò)去我們做侵入式電極,比如Neuralink,是把電極插入大腦某個(gè)特定區(qū)域,對(duì)這個(gè)區(qū)域的神經(jīng)元進(jìn)行讀寫。這在局部是有效的,但也存在局限,我們只能作用于那個(gè)固定的“點(diǎn)”。
超聲帶來(lái)的最大突破,是它第一次讓我看到了對(duì)全腦任意位置進(jìn)行自由讀寫的可能性。這背后是“相控陣”技術(shù)。軍事雷達(dá)用相控陣控制電磁波,而我們用它來(lái)控制機(jī)械波(超聲波)。通過(guò)精密控制多個(gè)超聲發(fā)射源的時(shí)間和相位差,我們可以在不開(kāi)顱的情況下,在顱內(nèi)任意位置形成一個(gè)4到8毫米大小的聚焦區(qū)域。
當(dāng)能量聚焦于此,該區(qū)域神經(jīng)元的活動(dòng)就會(huì)被調(diào)控,可以被“激活”(興奮),也可以被“抑制”,這為治療提供了雙向調(diào)節(jié)的可能,而電刺激通常只能讓神經(jīng)元興奮。這種多靶點(diǎn)自由調(diào)控的能力是顛覆性的。
比如,大腦很多復(fù)雜功能和疾病都由跨腦區(qū)的“神經(jīng)環(huán)路”控制,你不可能沿著一條環(huán)路插滿電極去調(diào)控它,但超聲可以做到。我們可以先刺激A點(diǎn),隔500毫秒再刺激B點(diǎn),再到C點(diǎn),實(shí)現(xiàn)一種有時(shí)序的、針對(duì)整個(gè)環(huán)路的多靶點(diǎn)調(diào)控。這對(duì)神經(jīng)科學(xué)家而言是夢(mèng)寐以求的工具。
澎湃科技:這是否意味著,對(duì)于那些已經(jīng)被證明有效的深部腦刺激(DBS)靶點(diǎn),比如治療帕金森或抑郁癥的靶點(diǎn),超聲波理論上也能達(dá)到同樣的效果?臨床上已經(jīng)有這樣的驗(yàn)證嗎?
彭雷:理論上是的。主流理論認(rèn)為,聲、光、電、磁,本質(zhì)都是通過(guò)不同方式打開(kāi)神經(jīng)元的離子通道,改變其放電狀態(tài)。只要是被驗(yàn)證有效的靶點(diǎn),用超聲去刺激,應(yīng)該都會(huì)有效果。
我們目前進(jìn)展最快的第一個(gè)適應(yīng)證是慢性疼痛。在美國(guó)進(jìn)行的前期臨床研究中,我們針對(duì)前扣帶皮層(ACC)這個(gè)靶點(diǎn)進(jìn)行超聲調(diào)控,每次治療約40分鐘,患者的疼痛評(píng)分能顯著下降40%-50%,且效果可以持續(xù)7到10天。
但這里有一個(gè)重要區(qū)別。像DBS治療帕金森,是植入電極進(jìn)行7×24小時(shí)的持續(xù)刺激。我們目前的超聲調(diào)控,利用的是神經(jīng)可塑性,效果是暫時(shí)的。一周后,它的效果會(huì)慢慢減弱。所以現(xiàn)階段,我們還不能說(shuō)完全“替代”DBS。
不過(guò),也存在另一種可能性,就是利用高強(qiáng)度聚焦超聲直接將病灶組織“燒掉”(消融),比如把STN核團(tuán)燒掉來(lái)治療帕金森,這在臨床上是可以替代DBS的,只是患者需要接受組織被永久性損毀的后果。我們的長(zhǎng)期方向,還是希望通過(guò)周期性的、低強(qiáng)度的調(diào)控,誘導(dǎo)大腦產(chǎn)生長(zhǎng)期的神經(jīng)可塑性改變,比如讓患者從7天打一次,慢慢延長(zhǎng)到一個(gè)月甚至半年打一次。當(dāng)然,這還需要大量的臨床研究來(lái)驗(yàn)證。
澎湃科技:我們?cè)賮?lái)談?wù)劇白x取”。你提到超聲波是通過(guò)采集“血流信號(hào)”來(lái)間接解碼神經(jīng)活動(dòng)的。醫(yī)院里用經(jīng)顱多普勒(TCD)看腦血流已經(jīng)很多年了,但圖像非常模糊。超聲波腦機(jī)接口如何通過(guò)這些信號(hào)來(lái)讀取大腦意圖?
彭雷:你說(shuō)得很對(duì),傳統(tǒng)的B超或TCD分辨率太低了。我們正在研發(fā)一種超快超聲成像技術(shù),關(guān)鍵就在于“快”和“分辨率”——需要以每秒數(shù)千幀的速度,去捕捉神經(jīng)元放電前后(約有1.5秒延遲),毛細(xì)血管里發(fā)生的微小血流變化,把空間分辨率從毫米級(jí)提升到百微米級(jí)。
這項(xiàng)技術(shù)最大的好處是全腦覆蓋。一個(gè)侵入式電極陣列,比如Neuralink的技術(shù),覆蓋的面積可能只有大腦皮層的1.3‰。而同樣一個(gè)探頭放在頭上,超聲波可以對(duì)25%的全腦體積進(jìn)行血流成像。有了這樣的數(shù)據(jù),我們才有可能去研究全腦功能活動(dòng)。
挑戰(zhàn):神經(jīng)科學(xué)與AI
澎湃科技:超聲波大腦調(diào)控技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要有什么挑戰(zhàn)?
彭雷:目前來(lái)看的話,以我們疼痛治療的臨床研究為例,疼痛有很多種不同的亞型,引起的原因可能都不相同。比如說(shuō),疼痛和情緒有很強(qiáng)的關(guān)系,很多慢性疼痛患者都抑郁,抑郁患者都容易產(chǎn)生疼痛。所以一些治療疼痛的藥物,本質(zhì)上調(diào)節(jié)的可能是情緒的靶點(diǎn)。
所以要找到特定的亞型、特定的患者人群,然后可重復(fù)、可量化、可控且安全地通過(guò)超聲波進(jìn)行刺激治療,這是要做一系列的臨床研究的。這就是為什么今年我們從第三季度開(kāi)始啟動(dòng)國(guó)內(nèi)的臨床的時(shí)候,就要把這些亞型跟它的刺激的參數(shù)范式去做很清晰的mapping(對(duì)應(yīng))。
澎湃科技:這似乎是治療腦疾病的一個(gè)共同挑戰(zhàn),而非超聲波腦機(jī)接口的獨(dú)特問(wèn)題?
彭雷:是的,這是一個(gè)神經(jīng)科學(xué)的問(wèn)題。疼痛的不同亞型決定了大腦的激活機(jī)制,但過(guò)去受制于沒(méi)有好的工具,這方面的研究有很多停留在臨床上一些淺嘗輒止的嘗試,沒(méi)有沉淀下來(lái),可復(fù)用的東西不多。
澎湃科技:回到超聲波讀取腦信號(hào)。雖然“全腦讀取”聽(tīng)起來(lái)很美好,但全部血流信號(hào)混雜在一起,就像一鍋粥,而且與真正的神經(jīng)放電活動(dòng)之間還有先后差別與1.5秒的延遲,如何讀出有意義的信息?
彭雷:這正是目前全球范圍內(nèi),這個(gè)領(lǐng)域最大的挑戰(zhàn),也是最大的機(jī)會(huì)。要從這鍋粥里理出頭緒,需要靠一個(gè)強(qiáng)大的AI基礎(chǔ)模型來(lái)解釋它。
這項(xiàng)工作剛剛開(kāi)始,全球都還沒(méi)有現(xiàn)成的解決方案。算法是什么、數(shù)據(jù)如何標(biāo)注、模型如何訓(xùn)練、效果如何評(píng)價(jià),一切都是未知的。我認(rèn)為,我們要做的事情,其難度和重要性不亞于創(chuàng)造一個(gè)新的Transformer架構(gòu)。
我們需要用多模態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)做“交叉標(biāo)注”。比如,我們同時(shí)記錄有“金標(biāo)準(zhǔn)”的腦電信號(hào)和超聲血流信號(hào),讓AI去學(xué)習(xí)它們之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,這就像早期的AI需要大量人工標(biāo)注圖片一樣。當(dāng)這個(gè)模型足夠強(qiáng)大時(shí),我們
才有可能從看似混亂的血流信號(hào)中,推理出大腦真實(shí)的活動(dòng)模式。加州理工學(xué)院已經(jīng)有論文證明,用血流信號(hào)可以解碼運(yùn)動(dòng)意圖來(lái)控制機(jī)械臂,這證明了方向的可行性,但延遲問(wèn)題和解碼精度仍需AI和硬件的共同突破。
澎湃科技:硬件上的超快超聲成像與軟件上的血流信號(hào)大模型哪個(gè)更難一些?最后讀取和寫入的設(shè)備會(huì)是一體化的嗎?
彭雷:肯定是大模型更難,硬件主要考驗(yàn)工程能力,還是相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)的。
我們?cè)O(shè)想的幾代產(chǎn)品,第一代是臺(tái)架式,主要用在醫(yī)院里,“讀取”的部分由核磁完成,再確定超聲干預(yù)的方案。第二代是可穿戴式的一體化設(shè)備,可以有機(jī)會(huì)到家里來(lái)用的,監(jiān)測(cè)和干預(yù)同時(shí)進(jìn)行。
這兩代我覺(jué)得大概差1年到1年半的時(shí)間。第一代的話是計(jì)劃在今年底啟動(dòng)臨床,希望明年拿證。第二代的話是明年底啟動(dòng)臨床,計(jì)劃后年拿證。
更好的大腦還是喪失主體性?
澎湃科技:最近侵入式腦機(jī)接口行業(yè)在資本市場(chǎng)非常火熱,也受到了很多政策支持。有人認(rèn)為這是患者的福音,也有人覺(jué)得這個(gè)行業(yè)有些“過(guò)熱”,你怎么看?
彭雷:我覺(jué)得在任何一個(gè)新興的硬科技領(lǐng)域,允許一定的泡沫是正常的,說(shuō)不定其中就能誕生偉大的公司和產(chǎn)品。有聲音大的人,有埋頭做事的人,市場(chǎng)最終會(huì)做出選擇。我對(duì)自己和格式塔的要求是,可以去描繪愿景,但最終一定要交付,而且要用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、合規(guī)的方式去交付。
對(duì)于真正關(guān)注這個(gè)領(lǐng)域的患者,我的建議是,第一,保持謹(jǐn)慎,一定要在有資質(zhì)的醫(yī)院、用合規(guī)獲批的產(chǎn)品;第二,保持樂(lè)觀,因?yàn)锳I賦能下的生命科學(xué),其發(fā)展速度是超乎想象的,有一大批天才在這些領(lǐng)域努力奮斗,要對(duì)人類的集體智慧有信心。
澎湃科技:你多次提到AI的重要性,你怎么看待它與神經(jīng)科學(xué)的“真相”之間的關(guān)系?
彭雷: 人工智能跟神經(jīng)科學(xué)是一個(gè)硬幣的兩面,是相互借鑒的。沒(méi)有對(duì)神經(jīng)元研究,不會(huì)有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);沒(méi)有對(duì)視覺(jué)皮層工作方式研究,不會(huì)有機(jī)器視覺(jué);沒(méi)有對(duì)人的語(yǔ)言的研究,也不太會(huì)有LLM。
他們兩個(gè)之間相互在表達(dá)和融合。就像從一座橋的兩邊朝中間走,找到融合的那個(gè)時(shí)候,可能就是奇點(diǎn)描述的那個(gè)時(shí)候。我自己樂(lè)觀來(lái)看,可能還是要到2035年到2045年的這個(gè)范圍之內(nèi)。
AI想做的元宇宙也好,想做的具身智能也好,不就是想做出一個(gè)長(zhǎng)得像我、聲音像我、記憶像我、決策像我的人嗎?我們就可以通過(guò)腦機(jī)接口獲得更多的多模態(tài)的東西,實(shí)現(xiàn)這么一個(gè)解碼和雙向解釋的過(guò)程。當(dāng)他們中間最后的那個(gè)“羅塞塔石碑”,它上面得有3種語(yǔ)言——機(jī)器學(xué)習(xí)的語(yǔ)言,在神經(jīng)信號(hào)的生物學(xué)信息,中間還得有一個(gè)東西能將兩者對(duì)應(yīng)起來(lái)。
這個(gè)羅塞塔石碑我覺(jué)得是一個(gè)可以值得我干十年、十五年的事情。
澎湃科技:你的公司愿景里有這么一條:“我們的終極目標(biāo)并非‘增強(qiáng)’本身。我們拒絕以效率換取人類主體性?!钡钱?dāng)我們能夠用腦機(jī)接口對(duì)大腦進(jìn)行“讀寫”和物理改造,乃至未來(lái)通過(guò)基因技術(shù)進(jìn)行生物改造時(shí),人類的主體性還能保證嗎?
彭雷:“寫入”這個(gè)詞,我覺(jué)得用“調(diào)控”可能會(huì)更準(zhǔn)確。因?yàn)槲覀兤鋵?shí)改變的是大腦功能上面的一些點(diǎn),讓它放電的信號(hào)變強(qiáng)或者變?nèi)酢N覀儸F(xiàn)在真正談得上能對(duì)大腦做“讀寫”的,基本停留在感知層。聽(tīng)覺(jué)能“寫”了,就是人工耳蝸,視覺(jué)假體也在發(fā)展。但在感知之上的認(rèn)知,你的記憶、你的情感、你的自我意識(shí),連它怎么工作我們都不知道。在認(rèn)知層面上的“寫”,十年以內(nèi)我還看不到這樣的技術(shù)出現(xiàn)。
你的主體性是你對(duì)于客觀世界感知和認(rèn)知的互動(dòng),產(chǎn)生了你的大腦意識(shí)空間的一個(gè)疊加態(tài)。只要這個(gè)態(tài)還存在,你的改造只是為了讓這個(gè)意識(shí)空間跟AI之間的帶寬變得更高而已。就像原來(lái)我們20年前上網(wǎng)用Modem(調(diào)制解調(diào)器)撥號(hào),跟現(xiàn)在你拿著5G手機(jī)刷短視頻,你跟互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系有本質(zhì)變化嗎?其實(shí)沒(méi)有,你還是你,只是你的帶寬和能力變得更快了而已。
澎湃科技:在格式塔的企業(yè)宣言里第一條是“真相高于立場(chǎng)”(“Truth over Ego”),是不是在暗示現(xiàn)在行業(yè)里面有些人夸大了自己的成果?
彭雷: 我對(duì)格式塔科技的定義是一家Life Science(生命科學(xué))的公司,醫(yī)療器械一定是我們的水桶底,但不是我們的天花板。
這個(gè)宣言不僅是講給外部,也是講給內(nèi)部的。我自身是深刻地感受到,原來(lái)我們這幫做電學(xué)腦機(jī)接口的創(chuàng)始人里面,大家還是更多是從工程的角度來(lái)思考大腦的問(wèn)題,但我們很多時(shí)候忽略了神經(jīng)科學(xué),忽略了生物學(xué)、心理學(xué)。
人是比我們想象要復(fù)雜得多的。所以說(shuō)我覺(jué)得要追求真相,不要因?yàn)槟闶鞘裁幢尘?,就要把大家所有認(rèn)知放在一個(gè)對(duì)齊的平面上來(lái)看,是不是真的能夠用你的立場(chǎng)推出放在所有人立場(chǎng)里面都共識(shí)的東西,那才是真相,只在你自我角度看到的東西,可能只是opinion(觀點(diǎn))。





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