每經記者｜甄素靜    每經編輯｜楊翼    

豬的腦顱骨厚度是人的4到5倍，傳統(tǒng)腦電帽幾乎無法采集到有意義的信號。但近日，加拿大工程院院士、美國醫(yī)學與生物工程院院士、香港中文大學（深圳）生物醫(yī)學工程校長學勤講座教授李晨鐘的團隊，利用“超聲隔空3D打印”技術，在豬頭皮與顱骨之間原位打印電極，成功捕獲清晰的α、β、γ、θ腦電波，這被認為是世界首創(chuàng)。李晨鐘是美國國家發(fā)明家學院院士，國際權威學術期刊Biosensors and Bioelectronics的主編，長期研究腦機接口、生物光電子學等領域。

李晨鐘將這一突破稱為“顛覆性技術”“豬腦里的腦機接口革命”。據(jù)記者了解，該技術主要依托“超聲隔空3D打印”技術，利用人工智能精準調控聲波壓力，讓對超聲波有響應的導電水凝膠在體內形成導電電極，無需通過手術植入，解決了傳統(tǒng)腦機接口電極植入創(chuàng)傷大、可控性差等問題。

日前，李晨鐘在接受《每日經濟新聞》記者獨家專訪時表示，成本僅數(shù)千元的豬，正在成為腦機接口研究中意想不到的“隱形冠軍”，或將撬動每年數(shù)十億美元的腦電帽市場。

李晨鐘    受訪者供圖

不過，在資本狂熱追捧腦機接口的當下，李晨鐘卻發(fā)出冷靜判斷：侵入式腦機接口仍有較長的路需要探索，至少還需十年，非侵入式技術路線更有可能率先撬動每年數(shù)十億美元的市場。

為何用豬做實驗？成本、倫理與“豬腦子”的真相

在腦機接口研究中，非人靈長類動物（如猴子）長期被視為最接近人類的模型。但李晨鐘向《每日經濟新聞》記者解釋，其團隊選擇豬腦實驗，并非退而求其次，而是基于多重現(xiàn)實考量。

李晨鐘直言：“做猴子（實驗）的腦電波成本很高，一只猴子市場價格至少8萬元，一套實驗下來需要幾十只，費用就達幾百萬元甚至上千萬元?！?/p>

據(jù)李晨鐘透露，目前，實驗用猴子的價格還在持續(xù)上漲，這讓以猴子為模型的研究，更加昂貴。相比之下，一只豬的成本僅數(shù)千元，僅為猴子的十分之一。此外，從動物倫理角度，“猴子屬于靈長類，我們也盡量減少使用”。

更關鍵的是，豬的生理結構與人類高度相似。李晨鐘指出，在器官移植行業(yè)，基因改造過的豬器官，如豬心、豬腎、豬肝等，已經在臨床大批量應用?！柏i的體格、器官比重，其實跟人是最類似的。”

李晨鐘還告訴記者，豬的腦結構、腦大小與身體比例，同樣與人的接近。國際學術界的研究也在印證這一點：家豬在神經發(fā)育和神經解剖學特征上，與人類存在大量相似性，其作為轉化動物模型的適用性，可與非人靈長類動物相媲美。

李晨鐘進一步介紹稱，在豬的腦電研究中，有一項重要發(fā)現(xiàn)：豬的alpha波（α腦電波，生物學名詞）峰值頻率，呈現(xiàn)8~12Hz的正態(tài)分布，這與人類腦電記錄的結果高度相似。這意味著，豬腦電在生理學上與人類存在天然的對應關系。

實際上，近年來，已有國際研究團隊提出將雌性丹麥長白豬，作為研究alpha波峰值頻率的轉化動物模型，因為該指標已被提議作為多種疾病的生物標志物。

至于“豬腦子”的刻板印象，李晨鐘笑著糾正：如果對豬了解，你會發(fā)現(xiàn)豬其實很聰明、很靈活。它的智商至少跟狗是齊平的。

李晨鐘進一步舉例稱，其團隊曾展示過豬與狗共同搶食的視頻，“豬能占據(jù)核心優(yōu)勢，它的機智超過了狗”。 不過，李晨鐘強調，豬腦電研究的直接目標，并非“讓豬更聰明”，而是為人類腦機接口技術，開辟一條低成本、非侵入式的路徑。

李晨鐘明確告訴記者，其團隊用豬做測試，主要是為了驗證技術的準確性和可行性，“目的還是為了研究人”。

如何繞過顱骨“屏障”捕獲清晰腦電波？

那么，為何此前很少有科研團隊用豬做腦機接口研究？

“一個最主要的因素，是豬的顱骨厚度是人的4到5倍。”李晨鐘指出，在如此厚的顱骨隔離下，現(xiàn)有腦電帽技術幾乎無法成功收集到清晰的豬腦電信號?！翱赡軙盏揭恍┪⒑跗湮⒌男盘?，但這些信號在生理意義上解釋不了，沒有具體價值?！?/p>

事實上，這一技術瓶頸在學術層面也得到驗證。豬大腦的灰質與白質比例、顱內血管直徑以及腦回結構均與人類的高度相似，因此被視為神經系統(tǒng)疾病研究的理想大型動物模型。然而，恰恰是這種結構上的相似性，加之豬顱骨的異常厚度，構成了信號采集的天然屏障。豬的顱骨就像一個天然的屏蔽罩，將腦電信號衰減到了傳統(tǒng)設備無法有效捕捉的程度。

想要從豬腦中讀取信號，必須繞過顱骨這道“屏障”。開顱植入電極固然可行，但成本高、創(chuàng)傷大，且面臨長期穩(wěn)定性問題。李晨鐘團隊另辟蹊徑，利用超聲波的強穿透性，實現(xiàn)體內原位隔空3D打印。

“這個技術利用了超聲波可穿透性的特點?！崩畛跨娤颉睹咳战洕侣劇酚浾呓忉尫Q，傳統(tǒng)光固化3D打印依賴光線，但光無法穿透人體組織。而超聲波可以穿透任意深度，通過人工智能調控多個超聲波探頭的壓力焦點，可以精準定位到體內任何位置。

李晨鐘進一步對該技術的細節(jié)進行闡述：其團隊首先在豬的頭皮與顱骨之間注射一種對超聲波響應的導電水凝膠前體。隨后，通過外部超聲波探頭聚焦，使水凝膠在指定位置原位固化，形成電極陣列。這種操作極為微創(chuàng)，只需簡單的注射即可完成。第一，它可以屏蔽豬皮和豬毛的干擾；第二，它也可以屏蔽很多外界干擾。因為它位于顱骨與皮膚之間，就可以精準、可穿透地收集到豬腦電。這就像用一束看不見的“聲波手指”，在試驗對象體內的那團導電水凝膠液體里，“捏”出了一個精密的微型電路。而且這根手指能穿透骨骼，在不傷害周圍組織的情況下完成操作。

“我們成功收集到豬的α、β、γ腦電波。截至目前，我們可以說是世界上唯一能做到的?！崩畛跨姀娬{，其他技術都無法實現(xiàn)這一突破。這些腦電波在臨床上具有重要意義，α腦電波與放松狀態(tài)相關，β腦電波與警覺和專注相關，γ腦電波則與高級認知功能相關。能夠清晰采集到這些波，意味著該技術在癲癇、睡眠障礙、腦卒中康復等神經系統(tǒng)疾病的診斷與監(jiān)測方面，具有巨大的應用潛力。

而就如何將材料打在頭皮內，李晨鐘表示：“很簡單，導電水凝膠只需通過微創(chuàng)注射到皮下，然后通過控制超聲波的聚焦點和運動路徑，就能控制電極的分布。”

對于是否會對試驗豬的腦組織造成傷害？李晨鐘強調，任何植入實驗對象體內的材料，都要進行生物兼容性驗證，導電水凝膠具有良好生物相容性，而且不用的時候，通過調整超聲波頻率或者聲壓，然后對水凝膠進行掃描，這種水凝膠就可以降解掉，不會在體內留存。

李晨鐘進一步告訴記者，這項技術的核心，在于水凝膠的成分配比，包括超聲波響應成分、導電成分和粘合力的成分，“可以通過各種各樣的配比，最后根據(jù)需求在體內進行精準制造”。

應用場景，最先看中腦電帽替代市場

李晨鐘團隊的技術突破，恰逢腦機接口行業(yè)正處于井噴期。

今年，隨著腦機接口首次寫入政府工作報告，標志著其被明確為培育發(fā)展的未來產業(yè)之一。

在投資端，《中國腦機接口商業(yè)化前瞻報告》顯示，2025年以來腦機接口企業(yè)融資進入空前活躍期，2026年前3個月，腦機接口企業(yè)融資總金額已超2025年全年。

在眾多潛在應用場景中，李晨鐘最先看中的是腦電帽的替代市場。李晨鐘預計：“腦電帽的市場每年幾十億美元。我們的技術可以提供更方便、更精準、成本更低的腦電收集方案。替代其中一部分，市場回報率已經很大了?！?/p>

“與Neuralink（美國腦機接口技術公司）開發(fā)的侵入式電極相比，超聲波隔空打印電極無需開顱，避免了二次手術風險和生物污損問題；與傳統(tǒng)腦電帽相比，它繞開了頭皮、頭發(fā)和顱骨的信號衰減，信噪比大幅提升。”李晨鐘表示，這一技術路線“至少可以部分替代現(xiàn)在的腦電帽技術”。

李晨鐘還告訴《每日經濟新聞》記者，該技術的應用場景遠不止于腦機接口?！皬母蔚男迯?、骨的修復，到藥物的釋放、人造角膜的創(chuàng)造，包括各種內部電極，它不光收集電信號，還能電刺激體內各種變化，跟抑郁、焦慮、老年癡呆等疾病緊密結合在一起?！?/p>

李晨鐘透露，其團隊已在嘗試利用導電材料修復中風后斷裂的神經元，“神經元傳統(tǒng)上很難生長，但通過導電膠和超聲固化，就像斷掉的導線一樣把它接在一起”。

目前，該技術尚處于實驗室驗證階段。李晨鐘向記者透露，其團隊因人員和經費限制，只能逐個場景推進，“需要資本支持我們進行某一個方向的特殊研究，比如腦電信號收集、骨損傷修復等”。

李晨鐘進一步補充道，在腦中風康復方面，其團隊正在推進兩個項目的研發(fā)工作。

在李晨鐘看來，這項技術的背后，有一個清晰的商業(yè)邏輯：以豬為模型驗證的低成本、高穿透力腦電采集方案，直接對標每年數(shù)十億美元的腦電帽存量市場。而這項技術的可擴展性，從腦電到骨折修復、藥物釋放、神經再生，又為未來打開了更大的想象空間。

封面圖片來源：每經媒資庫